CAT4137 CMOSコンバータ LEDドライバ CAT4137はをするDC/DC コンバー タです。このデバイスは、1 MHzのスイッチン ・コンデンサやイ でするため、さなのセラミッ ンダ タを$%けして&'できます。 をし、0の1 ()に*+された,-LEDストリン 67を0するLEDを89する 234およびマッチン をします。$:;<R1でを=し、2.2 Vか ら5.5 Vの>い?@にわたってAB30 mAのをサ ーションにAHです ポートできるため、バッテリアプリ 。 LEDIJはDC、ロジッ MN、またはパルスQRI (PWM)MNを&'してSうことができます。シャットダウン 89ピンで、デバイスをVW「ゼロ」のパワーダウン・ モードに\Sさせることができます。 また、]^_および`ab8にcえて、「オープン LED」フォールトefgには、hiVWモードにも ーションlけに、iプロフ ?ります。jスペース・アプリ ィール(ABさ1 mm)の5ピンmnSOT23パッ ージにopさ れています。 長 • • • • • • • • • • • • • 3 VでAB5qの,-LEDを rs:AB87% it ランド: 0.1 mA uR(AB30 mA) :1 MHz 「ゼロ」シャットダウン・モード A2 V(2qのAAバッテリ) ソフトスタートによるw オープンLEDiVWモード 1.9 Vでのxシャットダウン(UVLO) サーマル・シャットダウン^_ mnSOT23 5ピン(ABさ1 mm) Pbフリー、ハロ ン・フリー /BFRフリーでRoHSにHz アプリケーション • • • • http://onsemi.com 5 1 TSOT−23 TD SUFFIX CASE 419AE PIN CONNECTIONS 1 VIN SW GND SHDN FB (Top View) MARKING DIAGRAMS LXYM UEYM LX = CAT4137TD−T3 UE = CAT4137TD−GT3 Y = Production Year (Last Digit) M = Production Month (1−9, A, B, C) ORDERING INFORMATION (Note 3) Package Shipping (Note 4) CAT4137TD−T3 (Note 1) TSOT−23 (Pb−Free) 3,000/ Tape & Reel CAT4137TD−GT3 (Note 2) TSOT−23 (Pb−Free) 3,000/ Tape & Reel Device 1. Matte−Tin Plated Finish (RoHS−compliant). 2. NiPdAu Plated Finish (RoHS−compliant) LCDバッ ライティン {|} ハンドヘルド デジタル・カメラ 3. For detailed information and a breakdown of device nomenclature and numbering systems, please see the ON Semiconductor Device Nomenclature document, TND310/D, available at www.onsemi.com 4. For information on tape and reel specifications, including part orientation and tape sizes, please refer to our Tape and Reel Packaging Specifications Brochure, BRD8011/D. © Semiconductor Components Industries, LLC, 2011 November, 2011 − Rev. 3 1 Publication Order Number: CAT4137JP/D CAT4137 L VIN D VOUT 22 mH 2.2 to 5.5 V C2 C1 1 mF SW VIN 0.22 mF CAT4137 OFF ON SHDN FB GND VFB = 300 mV R1 15 W Figure 1. Typical Application Circuit Table 1. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Parameter Rating Unit VIN, FB voltage −0.3 to +7 V SHDN voltage −0.3 to +7 V SW voltage −0.3 to +40 V Storage Temperature Range −65 to +160 _C Junction Temperature Range −40 to +150 _C 300 _C Lead Temperature Stresses exceeding Maximum Ratings may damage the device. Maximum Ratings are stress ratings only. Functional operation above the Recommended Operating Conditions is not implied. Extended exposure to stresses above the Recommended Operating Conditions may affect device reliability. Table 2. RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS Parameter VIN SW pin voltage Ambient Temperature Range LED Bias Current http://onsemi.com 2 Range Unit 2.2 to 5.5 V 0 to 24 V −40 to +85 _C 1 to 30 mA CAT4137 Table 3. ELECTRICAL OPERATING CHARACTERISTICS (VIN = 3.6 V, ambient temperature of 25°C (over recommended operating conditions unless otherwise specified)) Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Unit IQ Operating Current VFB = 0.3 V VFB = 0.4 V (not switching) 0.4 0.1 1.5 0.3 mA ISD Shutdown Current VSHDN = 0 V 0.1 1 mA VFB FB Pin Voltage 3 LEDs with ILED = 20 mA 300 315 mV IFB FB pin input leakage 0.1 1 mA ILED Programmed LED Current 28.5 19 14.25 30 20 15 31.5 21 15.75 mA 0.4 0.8 0.7 1.5 V VIH VIL R1 = 10 W R1 = 15 W R1 = 20 W SHDN Logic High SHDN Logic Low Enable Threshold Level Shutdown Threshold Level 285 FSW Switching Frequency 0.7 1.0 1.3 MHz ILIM Switch Current Limit 250 300 400 mA RSW Switch “On” Resistance ISW = 100 mA 1.0 2.0 W ILEAK Switch Leakage Current Switch Off, VSW = 5 V 1 5 mA TSD Thermal Shutdown THYS Thermal Hysteresis h Efficiency Typical Application Circuit VUVLO Undervoltage Lockout (UVLO) Threshold VOV-SW Output Clamp Voltage “Open LED” fault http://onsemi.com 3 150 °C 20 °C 86 % 1.9 V 29 V CAT4137 TYPICAL CHARACTERISTICS (VIN = 3.6 V, CIN = 1.0 mF, COUT = 0.22 mF, L = 22 mH with 3 LEDs at 20 mA, TAMB = 25°C, unless otherwise specified.) 120 1.00 100 SUPPLY CURRENT (mA) SUPPLY CURRENT (mA) VFB = 0.4 V 80 60 40 20 0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0.75 0.50 0.25 0 5.0 2.5 3.0 3.5 INPUT VOLTAGE (V) Figure 2. Quiescent Current vs. VIN (Not Switching) Figure 3. Quiescent Current vs. VIN (Switching) FB PIN VOLTAGE (mV) FB PIN VOLTAGE (mV) 3 LEDs 305 300 295 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 305 300 295 290 5.0 0 5 10 15 20 25 INPUT VOLTAGE (V) OUTPUT CURRENT (mA) Figure 4. FB Pin Voltage vs. Supply Voltage Figure 5. FB Pin Voltage vs. Output Current 30 2.0 1.10 3 LEDs at 20 mA SWITCH RESISTANCE (W) CLOCK FREQUENCY (MHz) 5.0 310 3 LEDs 1.05 1.00 0.95 0.90 4.5 INPUT VOLTAGE (V) 310 290 4.0 2.5 3.0 3.5 4.0 1.5 1.0 0.5 0 4.5 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 INPUT VOLTAGE (V) INPUT VOLTAGE (V) Figure 6. Switching Frequency vs. Supply Voltage Figure 7. Switch ON Resistance vs. Input Voltage http://onsemi.com 4 5.0 CAT4137 TYPICAL CHARACTERISTICS (VIN = 3.6 V, CIN = 1.0 mF, COUT = 0.22 mF, L = 22 mH with 3 LEDs at 20 mA, TAMB = 25°C, unless otherwise specified.) 35 0.4 LED CURRENT (mA) 30 LED CURRENT VARIATION (%) RFB = 10 W 25 RFB = 15 W 20 RFB = 20 W 15 10 5 0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Figure 9. LED Current Regulation 5.5 100 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 2.5 Figure 8. LED Current vs. Input Voltage (3 LEDs) 15 mA 20 mA VIN = 4.2 V VIN = 3.6 V 80 70 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 60 5.0 0 5 10 15 20 25 INPUT VOLTAGE (V) LED CURRENT (mA) Figure 10. Efficiency across Supply Voltage (3 LEDs) Figure 11. Efficiency across Load Current (3 LEDs) 100 90 90 EFFICIENCY (%) 100 15 mA 80 20 mA 30 VIN = 4.2 V VIN = 3.6 V 80 70 70 60 2.0 INPUT VOLTAGE (V) 70 EFFICIENCY (%) −0.2 INPUT VOLTAGE (V) 90 60 0 −0.4 5.0 100 80 0.2 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 60 5.0 0 5 10 15 20 25 INPUT VOLTAGE (V) LED CURRENT (mA) Figure 12. Efficiency across Supply Voltage (4 LEDs) Figure 13. Efficiency across Load Current (4 LEDs) http://onsemi.com 5 30 CAT4137 TYPICAL CHARACTERISTICS (VIN = 3.6 V, CIN = 1.0 mF, COUT = 0.22 mF, L = 22 mH with 3 LEDs at 20 mA, TAMB = 25°C, unless otherwise specified.) 1.0 SHUTDOWN VOLTAGE (V) FB PIN VOLTAGE (mV) 304 302 300 298 3 LEDs at 20 mA 296 294 −50 −25 0 25 50 75 0.4 3.0 3.5 4.0 5.0 4.5 INPUT VOLTAGE (V) Figure 14. FB Pin Voltage vs. Temperature Figure 15. Shutdown Voltage vs. Input Voltage 1.10 CLOCK FREQUENCY (MHz) 2.1 2.0 UVLO (V) 85°C 0.6 TEMPERATURE (°C) 2.2 1.9 1.8 1.7 1.6 −50 25°C 0.2 100 −40°C 0.8 −25 0 25 50 75 20 mA per LED 1.05 1.00 0.95 0.90 −50 100 −25 0 25 50 75 TEMPERATURE (°C) TEMPERATURE (°C) Figure 16. Under Voltage Lock Out vs. Temperature Figure 17. Switching Frequency vs. Temperature Figure 18. Switching Waveforms (3 LEDs in Series) Figure 19. Switching Waveforms (2 LEDs in Series) http://onsemi.com 6 100 CAT4137 TYPICAL CHARACTERISTICS (VIN = 3.6 V, CIN = 1.0 mF, COUT = 0.22 mF, L = 22 mH with 3 LEDs at 20 mA, TAMB = 25°C, unless otherwise specified.) Figure 20. Power−up with 3 LEDs at 20 mA Figure 21. Line Transient Response (3 V − 5.5 V) MAX OUTPUT CURRENT (mA) 140 120 VOUT = 10 V 100 80 60 VOUT = 17 V 40 20 0 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 INPUT VOLTAGE (V) Figure 22. Maximum Output Current vs. Input Voltage http://onsemi.com 7 5.5 CAT4137 ピン VINは:ロジッ の@?です。デバイスは 2.2 Vから5.5 Vまでの@にしています。デ バイスの くでVINピンとGNDピンのに、1 mFの バイパス・セラミッ ・コンデンサを*+す ることをします。iロッ アウト (UVLO) は、@が1.9 Vになるたびに、デバイスをア イドル・モード(スイッチン をSわない )にします 。 SWピンは:i;<パワー・スイッチのドレイン ・ダイオー です。インダ タおよびショット ドのアノードをSWピンに*+するがあります。 SWピンに?るトレースは、ループをAにし、 uなりくするがあります。このピンに は、24 Vでア ティブになる`が されています。「オープンLED」フォールトefの z、デバイスはiVWモードに?り、SWピ ンは30 Vに ランプされます。 SHDNはシャットダウン・ロジッ の?です。こ のピンを0.4 Vにすると、デバイスはすぐに シャットダウン・モードに?り、VWがほぼゼ ロになります。が1.5 Vのz、デバイスは にイネーブルされefになります。 FB ピンは0.3 Vでされます。FBピンと ランドに*+された;<により、¡¢に£って LEDを=します。 I LED + GNDは ランドピンです。このピンは PCBの ランド・プレーンに(**+するがあります。 0.3 V R1 ¤のLEDカソードはFBピンに*+されます。 Table 4. PIN DESCRIPTIONS Pin # Name Function 1 SW 2 GND Ground pin. Connect the pin to the ground plane. 3 FB Feedback pin. Connect to the last LED cathode. 4 SHDN 5 VIN Switch pin. This is the drain of the internal power switch. Shutdown pin (Logic Low). Set high to enable the driver. Power Supply input. http://onsemi.com 8 CAT4137 デバイス CAT4137は、(1 MHz)、iノイズの¦§ 7 コンバータで、abにをします。 の:CMOSパワー・スイッチを&'して$ :インダ タを¨wします。パワー・スイッチがタ ーが$ ーンオフすると、インダ タの©エネル :ショット ・ダイオードをªしてabに«され ます。 パワー・スイッチのオン/オフ・デューティ・サイ ルは、:でIされ、 ピン (FB)に*+され た$: ;<の®で0.3 Vのを¯° するように89されます。$:;<±によってLED バイアス(0.3 V/R1)が²³に=されます。 ´µw¶には、:パワー・スイッチのデュー ティ・サイ ルは、`·な¸?をtし、「ソ フトスタート」モードを¹するために8さ れます。 º»¶には、デバイスはAB5qの,-LEDに AB30 mAのバイアスを¼½できます。 「オープンLED」フォールトefのz、 8 9ループがオープンになるとは し+け ます。このが24 Vをhえると、:^_が ア ティブになり、デバイスはhiVWの モードに?ります。cえて、: ランピン はピー を 29 Vに8します。このフ ォールトefが リアされると、デバイスはx¾ にº»を¿します。 デバイスが150°Cの*z:À4ÁÂ$で しないようにするために、]`ab^_が されています。]`abefでは、デバイスはx ¾にシャットダウンし、*z:À4が130°Cにà Äされてからº»が¿されます。 VIN VOUT SW C2 C1 1 MHz Oscillator 300 mV – + Enable SHDN Thermal Shutdown & UVLO A1 Driver + RC – ILED PWM & Logic A2 N1 CC Current Sense RS GND – VREF + VIN Over Voltage Protection FB Figure 23. Block Diagram http://onsemi.com 9 R1 15 W CAT4137 アプリケーション 部部の ! ショットキ・ダイオード CAT4137では、?に1 mF、に0.22 mFの セラミッ ・コンデンサしかありません。 コンデンサはÅ30 Vがです。º»のe fでは、1 mFの?コンデンサで¼½です。より いをとするアプリ ーションには、 2.2 mFや4.7 mFといったよりBきなのコンデンサ がHしています。À4ÁÂでしているため、 X5RおよびX7Rのコンデンサ・タイプがAHです。 ショット ・ダイオードのÅは、ダイオー ドをれるピー よりくなければなりませ ん。ショット ・ダイオードの7は、2で のÎlでÅがめられています。Aのr sをÏÐするには、このÎlがuなりi くなければなりません。ドライバは1 MHzでし ているためÑgもÆです。B:½のアプリ ーションには、Central SemiconductorÒのショット CMDSH2−3 (Å200 mA)またはCMDSH−3 (Å 100 mA)がされます。 インダクタ LED電* + コンデンサ B:½のCAT4137アプリ ーションには、 22 mHイ ンダ タがされます。rsがÆなzは、よ りiい();<を°つインダ タンスがHしていま す。ÇくのベンダからのÉÊインダ タ・タイプを &'できます。Figure 24にÉÊインダ タ・タイプ がabのÁÂにおいて、どのようにrsにËを ÌえるかをÍします。 LEDは ピン(FB)と ランドの$:;< で=されます。¡のÓ¢は;<とのÔをÌ えます。 R1 + Table 5. RESISTOR R1 AND LED CURRENT 100 3 LEDs VIN = 3.6 V LED Current (mA) R1 (W) 5 60 10 30 15 20 20 15 25 12 30 10 EFFICIENCY (%) 90 80 SUMIDA CDRH3D16−220 MURATA LQH32CN220 PANASONIC ELJ−EA220 PANASONIC ELJ−PC220 70 60 0.3 V LED current 5 10 15 20 25 30 LED CURRENT (mA) Figure 24. Efficiency for Various Inductors http://onsemi.com 10 CAT4137 , -アプリケーション L VIN C1 1 mF 33 mH C2 SW VIN 1 mF 100 CAT4137 OFF ON Aの7をÕるために、2−LEDアプリ ーショ ンには、33 mHのインダ タと 1 mFのコンデンサ がされます。 2−LEDÖÐでは、CAT4137には2qのAAアルカリ ×またはLi−ionバッテリから@をできます。 VOUT SHDN FB 20 mA VFB = 300 mV GND 95 R1 15 W EFFICIENCY (%) 2.2 V to 5.0 V D L: Sumida CDRH3D16−330 D: Central CMDSH2-3 (rated 30 V) C2: Taiyo Yuden GMK212BJ105KG-T (rated 35 V) 90 VIN = 3.6 V 85 VIN = 3.0 V 80 75 Figure 25. CAT4137 Driving Two LEDs 70 0 10 20 30 LED CURRENT (mA) Figure 26. Efficiency vs. LED Current, Two LEDs http://onsemi.com 11 40 CAT4137 ./0 LED34の89には、いくつかのÎØがあります。 フィルタされたPWM12 フィルタされたPWMMNは、uRDCとして LEDの89に&'できます。Figure 29に、 CAT4137のFBピンに*+されたPWM89をÍ します。PWMMNのåQは0 V〜2.5 Vです。 LEDは0〜22 mAのÁÂでIJできます。PWM MNは»にiいからA100 kHzのÁ ÂでRできます。 SHDNピンのPWM12 LED34IJは、PWMMNをSHDN?にÙcし てSうことができます。LEDはターンオン/ター ンオフをÚりÛすため、Ü1はデューティ・サ イ ルにÝÞします。 100%デューティ・サイ ル、 SHDN»gハイは、LEDにßàがれているe áにâãします。Figure 27および28に、50%デュー ティ・サイ ルの 1 kHzおよび4kHzMNをSHDNピン にÙcしたäをÍします。PWMÁÂは 100 Hz〜10 kHzです。PWMÁÂは 100 Hz〜4 kHzです。 VIN SW CAT4137 SHDNピンのスイッチング56PWM 2.5 V PWM Signal SHDN GND RA 4.02 kW FB RB 0V VFB = 300 mV R2 1 kW 3.3 kW C1 0.22 μF LED Current R1 15 W Figure 29. Circuit for Filtered PWM Signal 0 V DCまたは0%デューティ・サイ ルの PWMM Nでは、ABLEDは22 mAです。100%デュー ティ・サイ ルの PWMMNでは、LEDは0 mA になります。 25 LED CURRENT (mA) Figure 27. PWM at 1 kHz 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 DUTY CYCLE (%) Figure 30. LED Current vs. Duty Cycle Figure 28. PWM at 4 kHz http://onsemi.com 12 100 CAT4137 オープンLED= 「オープンLED」フォールトefのz、 CAT4137はが24 VにÏするまで、 をABで し+けます。が24 Vをhえ ると、:が(ちにデバイスをhiVWモ ードに\Sさせ、æ?VWは10 mWçèにな ります。 iVWモードでは、?はé2 mA にiします。 L VIN は、のを 29 V : ランピン に8します。このモードでは、$:^_ツェ ナー・ダイオードがìです。この^_΢は、デ バイスを$:ショット ・ダイオードのí (オー プン)からもに^_します。 (Central CMDSH2−3) D V OUT 22 μH C1 1 μF C2 0.22 μF SW VIN CAT4137 OFF ON SHDN FB VFB = 300 mV GND R1 15 W Figure 31. Open LED Protection Figure 32. Open LED Power−up Waveforms SUPPLY CURRENT (mA) 2.5 2.0 1.5 1.0 2.5 3.0 4.0 3.5 4.5 INPUT VOLTAGE (V) Figure 33. Open LED Supply Current vs. VIN http://onsemi.com 13 5.0 CAT4137 ボード・レイアウト CAT4137はスイッチン ・レ ュレータで す。スイッチン をすトレースは、 EMI、リップル、およびノイズをî¾にïえるた めに、ボードのレイアウトをñòóくSうがあ ります。Figure 34にÍすôõは、スイッチン öを÷します。これらすべてのトレースは、øù インダ タンスとøù;<をAするために、¼ ½にくかつQ>くするがあります。Figure 34 にÍすループは、CAT4137の:スイッチがúじて いるときのöにâãします。Figure35では、 L D VIN VOUT CAT4137のスイッチがいているときのループ をÍします。®Îのループともはできるだけ さくなければなりません。 コンデンサC1はuなりVINピンとGNDの く にûüするがあります。コンデンサC2はqýに トップLEDアノードに*+します。CAT4137のの ランド・プレーンで、コンデンサを(* ランド に*+できます。;<R1はCAT4137のGNDピンに( **+し、スイッチン ループやそのþの:品 と共'してはなりません。 L D VOUT VIN SW SW VIN VIN CAT4137 SHDN C1 Switch Closed CAT4137 FB SHDN C2 R1 C1 GND GND Figure 34. Closed−switch Current Loop Switch Open FB C2 Figure 35. Open−switch Current Loop http://onsemi.com 14 R1 CAT4137 PACKAGE DIMENSIONS TSOT−23, 5 LEAD CASE 419AE−01 ISSUE O SYMBOL D MIN NOM A1 0.01 0.05 0.10 A2 0.80 0.87 0.90 b 0.30 c 0.12 A e E1 1.00 0.45 0.15 D 2.90 BSC E 2.80 BSC E1 1.60 BSC E MAX e 0.20 0.95 TYP L 0.30 0.40 L1 0.60 REF L2 0.25 BSC 0º θ 0.50 8º TOP VIEW A2 A b q L A1 c L2 L1 SIDE VIEW END VIEW Notes: (1) All dimensions are in millimeters. Angles in degrees. (2) Complies with JEDEC MO-193. ON Semiconductor and are registered trademarks of Semiconductor Components Industries, LLC (SCILLC). SCILLC reserves the right to make changes without further notice to any products herein. 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