9.3.1 LED電流の設定

独立したリニア電流レギュレータが、8つのLED出力チャネルを制御します。グローバルな外部抵抗により、各チャネルの電流が設定されます。また、デバイスにはストップとテールのアプリケーションで使用するため、2つの電流レベルが搭載されています。

内部基準電流I_(REF)は、STOP入力の状態に応じて2つの値が可能です。STOPがLOWのとき、REFピンから取り出される電流であるREFが出力電流を制御します。STOPがHIGHのとき、REFHIピンとREFピンから取り出される電流の合計が、出力電流を制御します。

電流を設定する抵抗の値は、数式Equation 1およびEquation 2で計算されます。

STOP = LOWのとき

Equation 1.

STOP = HIGHのとき

Equation 2.

ここで

V_refは、内部の基準電圧

G_(I)は出力電流と基準電流との比

9.3.2 PWM制御

このデバイスには4つの独立したPWMバンク調光制御ピンが搭載され、それぞれのピンは2つのチャネルで構成される1つのバンクを制御します。PWM入力は、未使用バンクのシャットダウン・ピンとしても使用できます。PWMをグランドに接続すると、対応する出力がディセーブルになります。PWM信号には正確なスレッショルドがあり、設計者はSUPPLYからの分割抵抗を使用して、低電圧ロックアウト(UVLO)機能としてLEDのスタートアップ電圧を定義できます。PWMバンクのマッピングを、Table 1に示します。

9.3.3 フォルト診断

TPS92638-Q1デバイスにはフォルト・ピンFAULTがあり、短絡、オープン、およびサーマル・シャットダウンの一般的な障害に使用されます。この配置により、すべての要件およびアプリケーションの状況に基づいて、最大限の柔軟性が得られます。

デバイスのFAULTピンをMCUへ接続すると、フォルト通知が可能になります。FAULTピンはオープン・ドレインのトランジスタで、内部的に弱くプルアップされています。

デバイスは、外部の回路がFAULTバスをトグルしたとき、またはデバイスの電力がオフになってから再度オンになる時に、FAULTパスを解放します。MCUを使用しないアプリケーションでは、電力をオフにしてから再度オンにすることによってのみフォルトがクリアされます。

サーマル・シャットダウン、オープン負荷、または出力回路の短絡のフォルトが発生すると、FAULTピンはLOWになります。サーマル・シャットダウンおよびオープンLEDの場合、サーマル・シャットダウンまたはオープンLEDの状況が解消されるとFAULTピンが解放されます。他のフォルトの場合、その状況が解消された後でもFAULTピンはLOWに維持され、FAULTピンをトグルするか、デバイスの電力をオフにしてから再度オンにすることによってのみクリアできます。

Figure 32. TPS92638-Q1デバイスのフォルト処理動作、FAULTバスがフローティング状態

MCUを使用しないアプリケーションの設計では、最大15本までのTPS92638-Q1 FAULTピンをまとめて接続できます。1つ以上のデバイスにエラーが発生した場合、対応するFAULTピンがLOWになり、接続されているFAULTバスをプルダウンして、すべてのデバイス出力がシャットダウンされます。FAULTラインのバス接続を、Figure 33に示します。

Figure 33. FAULTラインのバスの接続

外部の回路によってFAULTバスがHIGHにプルされる、ENピンがトグルされる、またはデバイスの電力がオフになってから再度オンになると、デバイスはFAULTバスを解放します。MCUを使用しないアプリケーションでは、電力をオフにしてから再度オンにした場合のみフォルトがクリアされます。Figure 34は、詳細なタイミング図です。

Figure 34. TPS92638-Q1デバイスのフォルト処理の動作、FAULTバスが外部的にHIGHにプルアップされている場合

9.3.4 温度フォールドバック

TPS92638-Q1デバイスには、ICの過熱を防ぐため、サーマル・シャットダウン保護機能が内蔵されています。さらに、急速な温度変化によるLEDのちらつきを防ぐため、デバイスには接合部温度が高い時の消費電力を低減する、プログラム可能なサーマル電流フォールドバック機能が搭載されています。

TPS92638-Q1デバイスは、デバイスのシリコン接合部温度が上昇するにつれて、LED電流を減少させます(Figure 35を参照)。TPS92638-Q1デバイスをLEDと同じサーマル基板上に実装すると、この機能を使用してLEDの消費電力を制限できます。TPS92638-Q1デバイスの接合部温度が上昇すると、レギュレートされる電流レベルが低下するため、TPS92638-Q1およびLEDの消費電力が減少します。この電流の減少割合は一般に、100%レベルからセ氏温度ごとに2%で、T_(th) + 20℃において電流は最大値の50%まで低下します。

Figure 35. 温度フォールドバック

これより高い温度では、接合部温度が過熱シャットダウン・スレッショルドであるT_(shutdown)に達するまで、デバイスは50%の電流レベルを維持します。TEMPピンの電圧を変更することで、電流の減少が開始される温度を調整できます。TEMPがオープンのままのとき、「サーマル・モニタ・アクティベーション温度は、電流の減少が開始する温度T_(th)です。電気的特性の表で、T_(th)の仕様は90%の電流レベルでのものです。TEMPピンの電圧V_(TEMP)が減少すると、T_(th)は増大します。T_(th)の概算値は、Equation 3で与えられます。

Equation 3.

Figure 36. TEMPピンの電圧とサーマル・フォールドバック温度との関係

TEMPとGNDの間に抵抗を接続すると、V_(TEMP)が低下し、T_(th)が上昇します。TEMPと、1Vを超える基準電源との間に抵抗を接続すると、V_(TEMP)が上昇し、T_(th)が低下します。

Figure 37. プルアップおよびプルダウン抵抗とT_(th)との関係

「サーマル・モニタ・アクティベーション温度の公称値は、TEMPの電圧と、GNDに接続されるか3Vまたは5Vにプルアップされる抵抗R_(TEMP)の値によって変化します。このことを、Figure 37に示します。

極端な場合、接合部温度が過熱制限T_(shutdown)を超えると、デバイスのすべてのレギュレータはディセーブルされます。温度監視は続行され、温度が指定されたヒステリシス・スレッショルド未満に低下すると、デバイスのレギュレータは再度アクティブになります。

TPS92638-Q1デバイスは、サーマル・シャットダウンから通常動作へ急速に移行する可能性があることに注意してください。これは、露出したサーマル・パッドに接続されている熱質量が小さく、T_(th)がシャットダウン温度と非常に近い場合に発生する可能性があります。発振周期は、T_(th)、消費電力、周囲温度、およびヒートシンクがある場合はその熱質量に依存します。