［AP1601］

MS 1454-J-01 1 2012/08

概 要 AP1601は、商用電源(AC)からLEDに電流を供給するLED照明用アプリケーションに適した制御ICです。対応

する回路はDCM絶縁フライバックとCCM非絶縁降圧チョッパ(Buck)で、位相制御型調光器(以下TRIAC調光

器)に対応するLED照明用アプリケーションにおいて基板の部品点数を少なく構成することができます。 30V耐圧のプリドライバー、TRIAC調光器対応回路、トランスの補助巻線を使った定電流制御やDCM時のノ

イズ低減機能、各種保護機能など、LED照明アプリケーションに必要な多くを集積しています。 また、TRIAC調光器以外の調光システムにおいても独立したアナログ調光、PWM調光端子を持っていますの

で、幅広い調光機能付きLED照明アプリケーションを低コストで実現可能です。

特 長

外付け部品を軽減したLEDドライバー ・トランス補助巻線を使ったホトカプラ不要の定電流制御

最大275VまでのAC整流電圧で直接起動可能 電流制御機能

・DCMフライバック：1次側電流ピークとLEDのVFで変化するスイッチング周波数による制御 ・CCM降圧チョッパ：1次側電流ピークとLEDのVFで変化するオフ時間による制御 ・外部DC入力によるアナログ調光(電流ピーク制御) ・外部パルス入力によるPWM調光

TRIAC調光器対応、電流供給回路内蔵 保護機能

・LEDオープン保護 ・トランス短絡時の過電流保護 ・低電圧誤動作防止(UVLO) ･IC過熱保護

パッケージ ・14ピン SOP

用 途

大40Wまでの屋内用LED照明機器

・LEDダウンライト ・LEDブラケット ・LEDシーリングライト

AP1601

調光器対応LED照明用制御IC

［AP1601］

MS 1454-J-01 2 2012/08

ブロック図

DepletionMOSFET

HV VDD

BLEED

5VRegulator

SWVDD

UVLO

BLEEDER

OVP

RESET

Driver

TSD OCP

x5

S

HOLD

CLK

ZCD

LD

VFC OSC PW M GND

CS

OUT

REF

2.5V

1.2V

LEB

SEL

--+

RQ

S

RQ

Driver

2.8uA

2uA

100kΩ

2MΩ

図1. AP1601 ブロック図

ブロック 機能

BLEEDER BLEED端子の電圧とSWVDDの状態によりHV端子からブリードもしくは

VDDチャージのON／OFFを制御する。 5V Regulator VDD端子から内部回路で使用する5Vを生成する。

SWVDD VDD端子電圧を監視し、VDD電圧が不足したとき、BLEEDERに信号を出力

する。 RESET 5V Regulatorの立ち上がりを監視し、5V系の内部回路の誤動作を防止する。

UVLO VDD端子電圧を検出し、DriverをGND出力および5V Regulatorを非動作とす

ることで、低電圧時の誤動作を防止する。 OVP VDD端子の過電圧検出回路 Driver 外付けN型MOSFETのドライバー。 TSD ICの過熱検出回路 OCP 外付けMOSFETの過電流検出回路 CLK 内部クロック／オフ時間生成回路 ZCD ボトム電圧検出回路

HOLD 出力LEDのVFに比例した電圧を補助巻線からサンプリングし、CLKの周波数

／オフ時間を補正する電圧を生成します。 LEB リーディングエッジブランク

［AP1601］

MS 1454-J-01 3 2012/08

ピン配置・端子説明

図2. AP1601ピン配置図

番号 名 称 I/O 説 明

1 LD I アナログ調光信号入力端子 プルアップ機能内蔵(2uA(typ)でプルアップされています。)

2 PWM I PWM調光信号入力端子 プルダウン抵抗内蔵(2MΩ(typ))

3,10 GND PWR ICのグラウンド端子 放熱のために内部フレームに接続されています。

4 REF O 内部レギュレータの出力端子 安定化のために、0.1uFのコンデンサを接続してください。

5 BLEED I TRIAC調光器用電流供給スレッシュ設定端子 VBLEED電圧(1.2V(typ))以下で信号を内部コントロールに出力します。 プルアップ機能内蔵(2.8uA(typ)でプルアップされています。)

6 NC - NC端子 どの端子にも接続しないでください。IC内部には接続されていません。

7 HV I

TRIAC調光器用電流供給端子 TRIAC調光器を誤動作させないよう必要な電流をGNDに流します。ま

た、電源投入時および外部からVDD端子への電力供給が不足したとき、

BLEED制御信号に優先してVDD端子に電力を供給します。

8 VDD PWR ICの電源電圧入力端子 安定化のために、1uF～10uFのコンデンサを接続してください。

9 OUT O 外付けMOSFETのゲートドライブ端子 1nFのコンデンサ負荷を50ns(typ)で充電できます。 プルダウン抵抗内蔵(100kΩ(typ))

11 CS I 外付けMOSFET電流検出用端子 ソース端子－GND間に抵抗を接続しピーク電流を設定します。 また、この端子は過電流検出も行います。

12 SEL I 固定周波数モード／固定オフ時間モード切替端子

13 VFC I スイッチング周波数／オフ時間補正用入力端子 ボトム電圧検出も行います(SEL=REFのとき)。

14 OSC O スイッチング周波数／オフ時間設定用端子 この端子とGND間に抵抗を接続します(詳細は後述)。

* I/O欄記号 I: 入力端子, O: 出力端子, PWR: 電源端子, －: 該当なし

HV VDD

REF

BLEED GND

OSC

CS

LD

PWM

OUT

SEL

VFC

GND

NC

1

2

3

4

5

6

7 8

9

10

11

12

13

14

［AP1601］

MS 1454-J-01 4 2012/08

絶対最大定格

特に指定のない項目はTa=25とします。

項目 記号 Min. Max. 単位

HV端子(*1) VHV_max -0.3 450 V VDD端子(*1) VDD_max -0.3 30 V BLEED, OUT端子(*1,*2) VMV_max -0.3 VDD_max+0.3 V REF端子(*1) VREF_max -0.3 6.0 V CS, PWM, LD, OSC, VFC, SEL端子(*1,*3) VLV_max -0.3 VREF_max+0.3 V ジャンクション温度 Tj -40 125

保存温度 Tstg -55 150

許容消費電力(*4) PD 1.5 W Note: *1 GND端子(GND)を基準とした値です。 *2 VDD_maxが29.7Vを超える場合は、 大値は30Vに制限します。 *3 VREF_maxが5.7Vを超える場合は、 大値は6Vに制限します。 *4 25.4mm×25.4mm×1.6 mmのFR4基板、銅箔領域50%のGNDパターン、Ta=25の場合。Ta=25以上

では、15mW/で減衰します。 注意: この値を超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。絶対 大定格を超えて使

用した場合は動作保証対象外となります。

推奨動作条件

項目 記号 Min. Typ. Max. 単位

動作電圧範囲(*5,*6) VDD 10 20 V HV端子電圧(*5) VHV 400 V BLEED, CS, PWM, LD, OSC, VFC, SEL(*5) GND VREF V 動作温度 (*7) Ta -40 105 °C

*5 GND端子(GND)を基準とした値です。 *6 VDDは動作開始電源電圧(UVLOH：17.6V(typ))印加後の値。 *7 消費電力が大きなアプリケーションかパッケージ熱抵抗が高いアプリケーション、またはその両方に該

当する場合、Tjの定格温度を超えないように、 高動作温度を下げる必要があります。

［AP1601］

MS 1454-J-01 5 2012/08

電気的特性 特に指定のない項目はTa=25、HV=open, VDD=15V, REF=0.1uF, PWM=VREF, SEL=GND, R15=200kΩ, VFC=VREFとします。ただし、VDDは動作開始電源電圧(UVLOH：17.6V(typ))印加後、指定の電

圧を印加してください。 1. 消費電流

項目 記号 規格

単位 条件 MIN TYP MAX

電源電流 IDD1 2.0 3.0 mA

PWM=VREF CS=0.6V OUT=No Load (*8)

IDD2 1.4 2.1 mA PWM=0V (*8) 2. 制御特性

項目 記号 規格

単位 条件 MIN TYP MAX

動作モード

SEL電圧H VSELH 4.5 V 固定周波数モード、ボトム電

圧検知 (DCM) SEL電圧L VSELL 0.5 V 固定オフ時間モード(CCM)電流制御 CS端子制御電圧 VPEAK 475 500 525 mV LD=VREF リーディングエッジブランク TLEB 200 300 450 ns PWM=VREF, CS=0.6V

LD端子入力電圧 VLD 0.3 2.65 V

アナログ調光時 LD端子

入力電圧範囲 VLD2 3.0 V アナログ調光未使用時

PWM電圧H VPWMH 1.5 V スイッチ動作 PWM電圧L VPWML 0.5 V スイッチ停止

スイッチング周波数1 FOP1 95 100 105 kHzR15=100kΩ, VVFC=1V, SEL=VREF (DCM)

スイッチング周波数2 FOP2 135 150 165 kHzR15=100kΩ, VVFC=1.5V, SEL=VREF (DCM)

スイッチング周波数3 FOP3 40 50 60 kHzR15=100kΩ, VVFC=0.5V, SEL=VREF (DCM)

オフ時間 TOSC 9 10 11 us R15=100kΩ, VVFC=1V, SEL=GND (CCM)

VFCゼロクロス検知電圧 VTHZC 0.05 0.1 0.15 V SEL=VREF (DCM) ゲートドライブ OUT端子出力電圧H VOUTH VDD-0.3 VDD-0.18 VDD-0.05 V IOUT= -10mA (*8) OUT端子出力電圧L VOUTL 0.05 0.12 0.2 V IOUT= 10mA (*8) 立ち上がり時間 Tr 50 100 ns OUT負荷:1000pF 立ち下がり時間 Tf 50 100 ns OUT負荷:1000pF TRIAC調光器対応電流供給 電流供給スレッシュ電圧 VBLEED 1.0 1.2 1.4 V BLEED端子 HV-GND間等価抵抗1 RONH1 450 710 Ω IHV=20mA (*8) HV-GND間等価抵抗2 RONH2 900 1350 Ω IHV=10mA, Tj=125(*8)

［AP1601］

MS 1454-J-01 6 2012/08

電気的特性(続き) 特に指定のない項目はTa=25、HV=open, VDD=15V, REF=0.1uF, PWM=VREF, SEL=GND, R15=200kΩ, VFC=VREFとします。ただし、VDDは動作開始電源電圧(UVLOH：17.6V(typ))印加後、指定の電

圧を印加してください。

項目 記号 規格

単位 条件 MIN TYP MAX

起動回路 動作開始電源電圧 UVLOH 15.5 17.6 19.8 V VDD電圧上昇時 動作停止電源電圧 UVLOL 5.6 6.4 7.2 V VDD電圧降下時 起動電流供給スレッシュ

電圧1 VDDH 9.1 10.3 11.6 V VDD電圧上昇時

起動電流供給スレッシュ

電圧2 VDDL 7.8 8.8 9.9 V VDD電圧降下時

起動電流 IDDCH -12 -8.5 -5.0 mA VHV=100V, VDD=6.5V(*8)内蔵レギュレータ REF電圧 VREF 4.9 5.0 5.1 V REF電流: 0mA(*8) REF電圧降下 VDROP 20 100 mV REF電流: -7mA(*8) 保護機能 過熱保護 TSD 130 150 170 設計値 過熱保護復帰温度ヒステ

リシス ΔTSD 29 65 101 設計値

CS過電流検出 OCP 720 800 880 mV LATCH停止 VDD過電圧検出 OVP 23 26 29 V LATCH停止

Note: *8 電流は、規定の端子への流れ込みを正、流れ出しを負とします。

［AP1601］

MS 1454-J-01 7 2012/08

動作説明 １）動作概要 AP1601は商用電源(交流100～240V)を整流した電圧から直接起動します。選択可能な2つの動作モードを持

ち、それぞれDCMフライバック型とCCM降圧チョッパ型の定電流ドライバーとして動作します。外部抵抗で

設定可能なスイッチング周波数はLEDのVF値に応じて自動的に調整可能であり、LED電流に対するLEDのVF

ばらつきの影響を 小限に抑えます。さらに降圧チョッパ型では、入力電圧変動に対してもLED電流が一定

に制御されます。 調光は、ピーク電流制御、PWMパルス電流制御、およびスイッチング周波数調整を独立もしくは併用して行

うことができます。 （説明中、外付け部品の記号・番号は、特に記載のない場合、アプリケーション回路例の絶縁フライバック

回路(図22)を参照しています）。 ２）各機能説明 ２-１）動作モード AP1601は、2種類の動作モードより選択可能です。SEL端子の電圧に従い、ICの動作モードが決まります。

動作モード SEL

端子電圧 外付けMOSFET制御

OUT端子H→L OUT端子L→H 固定周波数モード VREF CS端子によるピーク検出でOUT

端子H→Lにする。 OSC端子電圧で決まる内部CLK信号

立ち上がり後、VFC端子がボトム電

圧検知以下(<VTHZC)になったとき、

OUT端子L→Hにする。 固定オフ時間モード GND CS端子によるピーク検出でOUT

端子H→Lにする。 OSC端子電圧で決まるオフ時間経過

後、OUT端子L→Hにする。

固定周波数モードは、図3に示すフライバック型回路における電流不連続モードでの動作に適しています。一

方、固定オフ時間モードは図4に示す降圧チョッパ型回路における電流連続モードでの動作に適しています。

各モードの全体回路は、アプリケーション回路例の図22、と図23をご参照ください。

CS

OUT

D5T1

Q1

R13

Q1 On state current route Q1 Off state current route

Vin

VF

OSC

R15

D2

VFC

R12 R11

Lp

LbU1

C4R4D3 C6+

R14

Ls

SELREF

OUT

CS

ton toff

VPeak

Lp, Ls Current

ILp_Peak

0Ls Voltage

VF

-Vin/N

CLK(Internal)

ZCDInternal)

VFC

LED Current

D5 Current

Ls CurrentLp Current

図3 固定周波数モードでのフライバック型回路動作

［AP1601］

MS 1454-J-01 8 2012/08

CS

OUT

D5

T1

Q1

R13

Q1 On state current route

Q1 Off state current route

Vin

VF

OSC

R15

D2

VFC

C8

R12 R11

Lp

Lb

U1

SEL

OUT

CS

ton toff

VPeak

Lp Current

ILp_Peak

OffTime

0Lp Voltage

VF

Vin - VF

CLK(Internal)

Reset CLK(Internal)

VFC

LED Current

図4 固定オフ時間モードでの降圧チョッパ型回路動作

２-２）電流制御 AP1601は、ピーク電流を検知して外付けのN型MOSFETをオフステートに移行し、VFC電圧(*1)とOSC-GND間の抵抗R15で決定される内部クロック(CLK)を使って、オンステートに移行します(*2)。この動作を繰り返

すPWMスイッチングにより、LED電流を制御します。LEDのVF変動やばらつきに対するLED電流は、トラン

スT1の補助巻線の電圧をVFC端子でサンプリングし、内部クロック(CLK)の動作周期を自動的に可変すること

で一定になるように補正します。

Note: *1 OUT端子をVOUTL出力にしてから700ns(設計値)後のVFC電圧をサンプリングした電圧(VVFC)を示します。 *2 固定周波数モードの場合は、CLKの立ち上がり後のVFC電圧がVTHZC以下(0.1V(typ))になるのを待ってか

らオンステートに移行します。

２-２-１）固定周波数モード AP1601のフライバック型回路におけるLED電流は、トランス(T1)1次側巻線の自己インダクタンス(Lp)と、ピ

ーク電流(ILp_peak)、およびスイッチング周波数(Fsw)で設定します。トランスの1次巻線と2次巻線の巻数比

Nps(0.2≦Nps≦1)は所望のスイッチング周波数から求めます。 LEDの概略平均電流ILED_aveは、

5

2_

_ 2

1

FDF

swpeakLppaveLED VV

FILI

ここで、ηはトランスT1の1次巻線から2次巻線へのエネルギー伝達効率(η=0.85～0.95)、VFは直列接続した

トータルのLEDの順方向電圧、VFD5はダイオードの順方向電圧を表します。 ピーク電流はQ1のソース端子－GND間の抵抗R13で設定し、スイッチング周波数は、前述の抵抗R15および

VVFC電圧で設定します。ただし、DCMフライバック動作における、スイッチング周波数には上限があります。

内部CLK信号をこれ以上に設定しても、この上限周波数で制限されます。 図5にDCMフライバック動作における、OUT端子電圧、Q1のドレイン-ソース間電圧(VDS)、トランス1次側電

流(ILP)、ならびにトランス2次側電流(ILs)のイメージ時間波形を示します。

［AP1601］

MS 1454-J-01 9 2012/08

Ts

tON tOFF1 tOFF2(A)

OUT

VDS

(B)

ILp

ILs

(C)

tON tOFF2

OUT ON OFFD5 OFF OFF

ILp 0

ILs 0 0

tOFF1

OFFON

0tL

V

p

in

tL

VV

N

I

S

FDFPeakLp

5_

図5 DCMフライバックモード波形 AP1601の固定周波数モードは、T1の補助巻線を使い、2次側電流が終了するとQ1のドレイン電圧が下がって

くるのを待って次のサイクルに移行します。図5中のtON, tOFF1の概略必要時間は、それぞれ

PeakLPin

pON I

V

Lt _

NIVV

L

VV

L

N

It PeakLP

FDF

P

FDF

SPeakLPOFF

_

55

_1

で表されます。 次に、tOFF2期間は、LEDのVFばらつきに対する補正用時間になります。VTHZCによるボトム電圧検知により、

tOFF2は例えば図5中の(B)と(C)の様に、とびとびの時間をとりますが、内部CLKはVVFCが一定である間、一定

の周期で動作していますので、十分に長い時間(例えばスイッチング周波数100kHzに対して10ms)を平均する

と、とびとびではないリニアな値になっています。

短のtOFF2時間は、図5中の(A)－(B)点間となります。これは、2次側電流がゼロになっても、トランスの1次側インダクタンス(Lp)とQ1のドレイン－GND間の寄生容量(Clump)による共振により、ドレイン電圧がすぐに

落ちてこないことによります。tOFF2の 短時間(tOFF2_min)は、およそ

lumppOFF CLt min_2

で表されます。LEDのVFばらつきに対する補正を±Corr％とすると、tOFF2の概略設定値は、

%)( min_212 Corrtttt OFFOFFONOFF

で計算します。 例えば、Vin=100V, Lp=680uH, ILp=0.7A, VF=30V, VFD5=0.7V, N=0.4, Clump=100pF, ±Corr%=±30%とする

と、tON=4.76us, tOFF1=6.2us, tOFF2_min=0.82usとなり、tOFF2は3.53usが算出されます。 これより、設定周波数は、約69kHz、トランス効率ηを0.9とするとLEDの平均電流ILED_aveはおよそ337mAが得られます。 他のパラメータに影響を与えずに、周波数をこれよりも上げたい場合は、巻数比Nを下げtOFF1時間を短くし

ます。ただし、巻数比Nを下げるとトランス伝達効率ηが下がる傾向にあること、およびAP1601はtOFF1の

短時間を2usとしていますので、安定状態ではそれ以下にならないようにしてください。 実際の商用電源入力では、Vinは正弦波の絶対値、ピーク電流はある電圧レベルまではVinに比例する値とし

ますので、入力のライン周波数(50Hz/60Hz)の半周期分の時間平均で計算してください。

［AP1601］

MS 1454-J-01 10 2012/08

AP1601の固定周波数モードにおけるスイッチング周波数は、OSC-GND間抵抗R15と定常時VFC端子におけ

るサンプリング電圧(VVFC)で概略以下の式で決まります。

kRkVVV

kHzR

VVF

VFC

VFCSW

400205.15.0

10][

][

15

7

51

、ただし、

図6にVFC端子電圧波形と電圧サンプリングポイントVVFC、およびVVFC電圧とR15=100kΩの時の内部CLK周波数との関係を示します。

Waveform of VFC terminal

delayVFCT ,

Sampling Point(VVFC)

0 1 2 3 4 5

50

100

150

200

250

FC

LK(k

Hz)

GNDandpinOSCbetween

connedtedkaofcasein 100

VVFC(V)

toff

図6 VVFCサンプリングポイントおよびR15=100kΩ時のVVFC電圧と内部CLK周波数との関係

また、図7に、LEDのVFのばらつきに比例したVFC端子波形変化によるLED電流補正のイメージを示します。

左側の波形群はLEDのVFが高い場合で、右側が低い場合を示しています。

ILS

VFC

Average Current

expand toff

図7 VVFC電圧変化によるスイッチング周波数での平均電流補正 LEDのVFが上がると、2次巻線と補助巻線の巻数比に比例した電圧がMOSFETをオフした直後の補助巻

線電圧から出力されます。この電圧を抵抗分圧しサンプリングした電圧(VVFC)にしたがってOSC端子電

圧が変化し内部クロック周波数が変化します。これにより、電力を変化させています。VVFCは概略、以

下の式で求められます。

2651211

12DCD

S

BVFC VVV

N

N

RR

RV

［AP1601］

MS 1454-J-01 11 2012/08

ここで、NS、NBはトランスT1におけるそれぞれ2次、補助の巻数です。 VVFC電圧がOSC端子電圧に反映するのは0.2V(typ)～2V(typ)の範囲で、0.2V(typ)以下の場合、OSC端子は

0.2V(typ)、逆に2V(typ)以上の場合のOSC端子電圧は2V(typ)となります(図6参照)。 なお、図6のグラフからもわかるとおり、LEDのVFばらつきを補正するには、VFばらつきの中心値のVVFC電

圧を1Vにしてください。VVFC電圧を1Vとする場合のR11,R12の抵抗比は概略次式で表せます。

126512

11 DCDS

B VVVN

N

R

R

ただし、R11の選択範囲は、5kΩ～100kΩです。また、トランス補助巻線の巻数NBは、VDD電圧の設定で決

まります。 安定動作時のVDD端子電圧VDDは、およそ

3465 RIVVVN

NV DDDCD

S

BDD

となります。 LEDのVFばらつきが±30%のとき、VDD動作電圧範囲を超えないよう、VFばらつきの中心値のVDD電圧はお

よそ15Vとなるように設定してください。 ボトム電圧検出(VTHZC) 図8は、VFC端子のボトム電圧検出の概略図を示します。図で示すとおり、内部CLKの立ち上がりは定間隔

(=Ts)となっています。しかし、ボトム電圧検出機能により、図中Aの波線内のようにVTHZC以下になるまで

CLKがハイレベルで保持され、VOUTHにするタイミングを遅らせます。内部CLK立ち上がりのときにVFC端

子が既にVTHZC以下であればそのままOUT端子をVOUTHレベルにします。 ただし、誤動作を防止するため、以下の例外動作があります。 ① OUT端子をVOUTHにしている期間に内部CLK立ち上がりがあった場合は、CLKは保持されません。 ② OUT端子をVOUTLにした直後のTBLANK期間(700ns,設計値)は、図8中のZCD(Internal)はローに固定され、VFC端子のVTHZC検知をマスクします。

OUT

VDS

VFC

CLK(Internal)

VTHZC

ATs Ts Ts

ZCD(Internal)

図8 ボトム電圧検出(VTHZC)

このボトム電圧検出機能により、電流、電圧共に低いレベルで外付けMOSFETをオンすることができるため、

ノイズ低減効果が期待できます。さらに、スイッチングロスを低減でき、電源効率が向上します。

［AP1601］

MS 1454-J-01 12 2012/08

２-２-２）固定オフ時間モード AP1601の固定オフ時間モードを使ったCCM降圧チョッパ回路では、コイル電流のピーク電流とボトム電流

が一定になるように制御します(定リップル制御)。この制御により、入力電圧とLEDのVFのばらつきに対し、

スイッチング周波数が変化します。 図4は、降圧チョッパの電流経路、および各部の電圧ないし電流波形を示します。トランス1次側電流(ILp)は、

OUT端子の出力によるMOSFET(Q1)のオン・オフにより制御されます。OUT端子がオン(VOUTH)のときの電

流経路は、Vin－LED－Lp－Q1－R13－GNDです。一方、OUT端子がオフ(VOUTL)のときの電流経路はLp－D5

－LEDです。Lpのピーク電流(ILp_peak)はOUT端子がオンしているとき、CS端子電圧で検知して、OUT端子を

オフして制御します。一方ボトム電流は、トランス(T1)の1次側巻線の自己インダクタンス(Lp)、LEDのVF、

オフ時間(tOFF)で設定します。 ダイオードD5のVFが無視できる場合(VFD5<<VF)、MOSFET(Q1)がオフしたときのトランス1次側電流ILpは、

時間とともに OFFp

F tL

V で減少します。ここで、tOFFはQ1をオフしてからの時間を示します。

例えば、VF、LpおよびtOFFが一定の場合、ILpのボトム電流は一定となります。VFが変動した場合は、トラン

スの補助巻線に変化が反映し、それによって変化するVVFC電圧にしたがって、オフタイムが逆比例して変化

するため、ボトム電流値が一定になるように制御されます。 なお、固定オフ時間制御では、VFC端子のボトム電圧検知(VTHZC)がされませんので、VFC端子に入力する電

圧はDCレベルが可能です(図4参照)。 LEDの平均電流ILED_aveは、

p

OFFFpeakLpaveLED L

tVII

2

1__

ここで、ILp_peakはトランス1次側のピーク電流です。 VVFCが1Vの時のOSC端子-GND間の抵抗R15(kΩ)とオフ時間tOFF(us)の関係は、

][10

1][ 15 kRstOFF

であり、さらにVVFCを考慮すると、

][

][

10

1][ 15

VV

kRst

VFCOFF

で表されます。VVFCはVFと比例していますので、VFが変動してもtOFFで相殺され、LEDの平均電流は一定に

保たれます。 ただし、オフ時間tOFFが長く、ボトム電流値がゼロになった (CCMからDCMになった) 場合は、LEDの平均

電流はオン時間の影響を受けますのでVVFCによってLED電流の補正ができなくなります。したがって、オフ

時間tOFFの設定は、概略次式で制限されます。

peakLpF

pOFF I

V

Lt _

定リップル電流制御は、ピーク電流とボトム電流は一定に保たれますので、入力電圧変動やLEDのVFばらつ

きに影響されない電流制御を行うことができる一方、全ての変化に対し、スイッチング周波数が変化します。

図9に入力電圧が変化した場合、LED直列灯数(VF)が変化した場合の周波数変化の例を示します。この例のよ

うに変化させる範囲についてスイッチング周波数が所望の範囲に収まるようにトランス1次側インダクタン

ス(Lp)や、ピーク電流とボトム電流の差(リップル幅)を選択する必要があります。

［AP1601］

MS 1454-J-01 13 2012/08

入力電圧とスイッチング周波数の関係例

94

98

102

106

110

85 105 125 145 165 185 205 225 245 265

入力電圧(VAC)

周波

数(k

Hz)

LED灯数と周波数の関係例

90

110

130

150

170

5 6 7 8 9

LED灯数

周波

数(k

Hz)

図9. 入力電圧、出力LED灯数の変化によるスイッチング周波数の変化の例

スイッチング周波数 swF は、概略以下の式で求められます。

in

F

bottomLppeakLpp

Finsw V

V

IIL

VVF

__

ここで、ILp_bottomはボトム電流で、オフ時間 tOFF後のトランス1次側電流です。

２-２-３）アナログ調光 LD端子を使って、LEDのアナログ調光が可能です。アナログ調光は、トランス1次側のピーク電流を下げる

ことでLEDを調光します。アナログ調光するには外部からLD端子とGND端子間へ電圧を入力します。LDへ

の入力電圧範囲は0～VREF(5V (typ))で、CS端子のピーク検出電圧は図10に示すとおり、2.65V(typ)以下で変化

します。 なお、LD端子をGNDとしてもスイッチングは停止しません。

0 1 2 3 4 5

50

100

No

rma

lize

d I L

p_

Pe

ak

Cu

rre

nt (

%)

LD (V) 図10 LD端子電圧とトランス1次側電流(ILp_peak)の関係

［AP1601］

MS 1454-J-01 14 2012/08

２-２-４）ＰＷＭ調光 PWM端子を使って、LEDのPWM調光が可能です。PWM調光するには外部からPWM端子とGND端子間へパ

ルス電圧を入力します。PWMへの入力電圧範囲は0～VREF(5V(typ))で、2kHzまでのPWMパルス調光信号に対

応します。なお、PWM端子をVPWML以下(0.5V以下)とすることで、OUT端子の出力をオフ(VOUTL)に固定す

ることができます。

２-２-５）リーディングエッジブランクとOUT端子の最短オン時間 AP1601はN型MOSFET(Q1)がオンしたときから一定時間、マスクして電流の検出を行いません。これをリー

ディングエッジブランク(TLEB)といいます。つまりこの時間のCS端子の電圧は無視されます。これは、Q1が

オンしたときのダイオードD5の逆方向回復電流や寄生容量からの放電が大きいときに、瞬時にOUTがオフ状

態になったり、過電流保護機能が働いてスイッチング動作が止まったりするのを避けるために必要な時間で

す。 ただし、CS端子による全ての電流検出はTLEB後から始まりますので、Q1の 短オン時間もリーディングエ

ッジブランクで制限されます。TLEBの25のときのワーストケースは450nsです。

OUT

CS

Mask area

ton toff

TLEB TLEB

図11. CS端子電圧のリーディングエッジブランク

したがいまして、動作中、常にオン時間(ton)がTLEB以上になるように、入力電圧範囲、出力電圧範囲、リッ

プル幅やトランス1次側インダクタンスを選定してください。オン時間(ton)はおよそ次式で求まり、TLEBで制

限されます。

フライバック回路の場合 MOSdLEBMOSdin

peakLppon tTt

V

ILt __

_

降圧チョッパ回路の場合 MOSdLEBMOSdoutin

bottomLppeakLppon tTt

VV

IILt __

__ )(

ここで、Td_MOSはOUT端子をオフ(VOUTL)にしてからMOSFET(Q1)がオフするまでの遅延時間を表します。

この時間以下のオン時間が必要な動作条件になると、ピーク電流が設定値よりも高くなり、平均電流が上側

にシフトします。さらに、TLEB後のCS端子電圧が過電流保護(OCP)スレッシュ電圧以上になると、スイッチ

ングは停止します。

２-３）ゲートドライブ OUT端子は、VDD電圧で1000pFの容量を50ns(typ)で立ち上げ、立ち下げ可能なゲートドライバー出力です。

２-４）TRIAC式調光 AP1601は既存のTRIAC調光器(以下、TRIAC調光器)との互換性のための回路を内蔵しています。

［AP1601］

MS 1454-J-01 15 2012/08

AC 入力

白熱電球

負荷 RL

TRIAC

DIAC

VR

C

TRIAC 調光回路

BLEED区間

LATCH区間

HOLD区間

RESET区間

TRIAC調光器で位相制御されたRL(電球)の両端電圧

図12 TRIAC調光器

図12のように、TRIAC調光器は、白熱電球のような抵抗負荷に対し、入力正弦波の位相を任意の角度でカッ

トすることで、入力電力を変化させて調光を行っています。ボリューム抵抗(VR)で設定した時定数になると、

調光器内部のTRIAC(双方向サイリスタ)がオンし、AC入力と負荷を接続します。TRIACは一度オンすると、

HOLD電流以下になるまで導通を維持します。 一方、スイッチング電源の入力電流は、入力コンデンサ(C1)の電圧以下のときはダイオードブリッジ(DB1)がオフするため、不連続になります。したがって、このTRIAC調光器による位相制御に対応するには、スイッ

チング電源でありながら、調光器から見て、必要なところで抵抗負荷としなければなりません(図12のBLEED区間とRESET区間)。 AP1601では効率を考慮して、TRIAC調光器が抵抗負荷を必要としている区間のみDB1のプラス端子からマイ

ナス端子にIC内の抵抗を介して電流を流すBLEED電流供給機能を持っています。この機能によって、TRIAC調光器の動作が正常になるようサポートします。 TRIAC調光器の補助電流であるBLEED電流の設定を以下に示します。 BLEED電流を流すタイミングを決定するVBLEEDは1.2V(typ)、BLEED電流を流し込むHV端子のオン抵抗は

450Ω(typ)、BLEED電流のMaxを20mAとすると、BLEED端子/HV端子に接続する抵抗は、概略それぞれ以

下の式より算出できます。 BLEED電流の流すタイミングを決定するための抵抗R5,R6は、BLEED電流を流すタイミングVrf_thを35V、R5=510kΩとすると、R6は、

][182.135

5102.1

2.1

52.16

_

kVV

RVR

thrf

　

またHV端子に接続する電流制限抵抗R2は、

][3.120

204502 _

k

mA

mAVR thrf

となります。

２-５）起動回路 AP1601は高電圧端子HVからの起動回路を内蔵していますので、起動に関連した外付け部品点数を削減でき、

さらにトランスの補助巻線(Lb)を利用することで起動後のIC供給電力における損失を大幅に低減することが

できます。この内部起動用回路はVDD端子に接続されており、電圧をHV端子に印加するとVDD端子電圧を上

昇させます。VDD端子電圧が動作開始電源電圧(UVLOH=17.6V(typ))に達すると内部回路が動作し、スイッチ

ングを開始します。 この状態で起動用回路はHV端子から切り離されますので、スイッチングによるフライバックトランス(T1)の補助巻線(Lb)からの電力供給など、効率の良い外部入力に切り替えて使用します。

［AP1601］

MS 1454-J-01 16 2012/08

BLEED

Current Limit

C2

VDD

HV

EN

Lb

DB1

Vline

R2

R3 D4

T1

図13 起動回路

図14 起動時の波形

赤：VDD端子電圧(左軸) 緑：LEDアノード電圧(左軸) 青：入力電圧(Vrf：右軸)

図14はAC100Vアプリケーション回路に電圧を入力した瞬間からの時間(ms)に対するVDD端子電圧(赤)、1次側入力コンデンサ(C1)電圧(青)、および出力側電解コンデンサ(C6)電圧(緑)の時間－電圧波形です。ここで、

縦軸左はVDD端子電圧およびC6端子電圧、縦軸右はC1電圧となっています。 この例では、LEDは電源投入後、約50msで点灯しています(ただし、入力電圧100Vac, C1=0.47uF, C2=10uF, C6=100uF, VF=33Vの場合)。

２-５-１）電源投入からICの動作開始まで 電源を投入すると、HV端子から内蔵の起動回路を通してVDD端子に取り付けた外部コンデンサC2の充電を開

始します。この充電パスは動作開始電源電圧(UVLOH)に達すると閉じるようになっています。この間、起動

に必要な一部の回路を除きIC内部の回路は停止しています。

２-５-２）ICの動作開始から安定動作まで VDD端子電圧がUVLOHになると、まず、VDD端子からREFに電力を供給します(C7の充電)。REFが立ち上が

ると、リセットが立ち上がり、ICの全ての回路が動作し、スイッチング動作を開始します。ただし、通常、

スイッチング開始直後は、2次側の電解コンデンサ(C6)の電圧がVDDより低いため、補助巻線からVDD端子へ

の電力供給はされず、充電されたコンデンサ(C2)の電力を消費しながらスイッチング動作を行います。

［AP1601］

MS 1454-J-01 17 2012/08

2次側の電解コンデンサ(C6)の電圧が上がってくると、トランス補助巻線からVDD端子への電力供給が十分に

なり、VDDは安定します。 補助巻線からの電力供給が十分でない場合、VDD端子電圧がUVLOLに下がってしまうのを防ぐために、VDD端子電圧監視用のSWVDDでVDD電圧を一定の電圧範囲に維持させるよう、HV端子から適宜VDD端子へ定電

流充電が行われます。SWVDDは下限電圧(VDDL: 8.8V(typ))で、HV端子からVDD端子へ起動回路を接続し(スイッチングは継続)、上限電圧(VDDH: 10.3V(typ))で起動回路を切り離します。 補助巻線からなどの電力供給がなく、HV端子からVDD端子に電力を断続的に供給し続ける場合、入力電圧か

らVDD電圧(8.8V(typ)～10.3V(typ))まで電圧をドロップさせますので、ICが発熱します。HV端子電圧が120VRMS

を超える場合は、HV端子とVrf間の抵抗R2でHV端子電圧が120VRMS以下になるようにしてください。 起動回路に関するタイムチャートを図15に示します。

VDD

SWVDD(内部)

UVLO(内部)

REF

RESET(内部)

OUT

UVLOH

VDDL

VDDH

補助巻線からの電力供給によりVDD安定

電源OFF

図15 起動回路の動作イメージ（タイムチャート）

２-６）内蔵レギュレータ AP1601はVDD端子電圧から内部回路の電源電圧として利用するための5Vレギュレータを内蔵しています。

また、熱的条件を満たしていればREF端子から外部へ 大7mAの電流供給が可能です。 安定化のために、REF端子とGND間に0.1μFのコンデンサ(B特性)を接続してください。

［AP1601］

MS 1454-J-01 18 2012/08

３）保護機能説明

内蔵保護 機能

動作概要 検出期間 停止状態

検出条件 復帰条件

過熱保護 ICの温度が規定値を超えた場合

に、OUT端子をGND出力する Driver停止 自動復帰

ICのジャンクション

温度が150(typ)以上 停止温度から

65(typ)低下

過電流 外付けMOSFETに過電流が流れた

ときにOUT端子をGND出力する Driver停止 ラッチ停止

TLEB後のCS端子電圧

が0.8V(typ)以上 *1

過電圧 LEDがオープンしたときやLEDの

VFが高いときに、OUT端子をGND出力する

Driver停止 ラッチ停止

VDD 端子電圧が

26V(typ)以上 *1

UVLO ICの誤動作を防止するために、

OUT端子をGNDに固定し、5V Regulatorを停止する

全停止 自動復帰

VDD端子電圧降下時6.4V(typ) 以下

17.6V(typ) 以上

Note: *1. ラッチ停止を解除するためには、VDD端子電圧を、10ms以上UVLOL電圧以下にして下さい。 ※ REF端子がGNDにショートした場合、ICは内蔵レギュレータの 大負荷電流を40mA(設計値)に制限する

ことで、ICの異常発熱を防止します。ただし、周囲温度が高いとき、もしくはHV端子電圧が高いとき、

またはその両方のときジャンクション温度が定格温度を超える場合があります。定格温度を超えた場合

は、動作保証対象外となります。 ３-１）過熱保護 IC本体の熱暴走防止のために、常時ICジャンクション温度(Tj)を監視して動作を制御します。内部温度が上昇

し、ジャンクション温度がTSD(150(typ)(設計値))を超えた場合にスイッチングを停止させます。ジャンクシ

ョン温度がTSD温度よりヒステリシス温度ΔTSD以下(65(typ))になると、再びスイッチングを開始します。

なお、過熱保護が働いた場合は、動作保証対象外となります。

３-２）過電流保護 MOSFETをオンしてリーディングエッジブランク時間(TLEB:300ns,(typ))経過後からCS端子電圧を監視し、CS端子電圧がOCP(0.8V(typ))ならば、ラッチしてスイッチングを停止します。例えば、CS端子電圧が0.5V時の

電流が500mAとしたときの、OCPレベルは800mAとなります。この機能により、1次巻、2次巻、補助巻各巻

線のショート時の保護を可能にします。過電流保護の解除は、VDD端子電圧を10ms以上UVLOL電圧以下に

して下さい。

３-３）過電圧保護 VDD端子電圧を監視し、OVP(26V(typ))を超えたらラッチしてスイッチングを停止します。補助巻線使用時は、

2次側LEDのオープン保護回路として機能します。過電圧保護の解除は、VDD端子電圧を10ms以上UVLOL電圧以下にして下さい。

３-４）UVLO 低電源電圧時誤動作防止回路。内部回路に対して、VDD端子電圧がUVLOH(17.6V(typ))以上でON、

UVLOL(6.4V(typ))以下でOFFとする信号を生成します。VDD端子電圧がUVLOL以下となった場合、ICはすぐ

にスイッチングを停止します。HV端子電圧が十分な場合には内蔵の起動回路を通じてUVLOHまでVDD端子

を上昇させ再起動を行います。

［AP1601］

MS 1454-J-01 19 2012/08

代表的特性カーブ例 1) 温度依存性

0

5

10

15

20

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

UV

LO

[V

]

UVLH

UVLL4.8

4.9

5

5.1

5.2

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

VR

EF

[V]

図16. UVLO電圧 図17. VREF電圧

0.45

0.475

0.5

0.525

0.55

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

VPE

AK

[V]

200

250

300

350

400

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

TL

EB

[ns]

図18. ピーク電流検出電圧 (LD=REF) 図19. リーディングエッジブランク

R15=100kΩ,VVFC=1V

80

90

100

110

120

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

Fsw

[kH

z]

200

400

600

800

1000

-40 -20 0 20 40 60 80 100Ta []

RO

NH

[Ω

]

図20. スイッチング周波数 (SEL=VREF) 図21. HV-GND間等価抵抗 (IHV=20mA)

［AP1601］

MS 1454-J-01 20 2012/08

外部回路接続例

図22 TRIAC調光器対応、絶縁フライバック回路

図23 TRIAC調光器対応、非絶縁降圧チョッパ回路

＊ これらの回路図は参考例であり、量産設計に際しては、十分な評価を行ってください。また、工業所有権の使用の許諾を行うものではありません。

＊ サージ吸収のためのバリスタ、ノイズ除去のためのコモンモード、Xコンデンサ等は記載していません。 ＊ 誤配線、異常パルスノイズなどによりICが故障した場合に大電流が流れ続けないように、適切な規格のヒ

ューズを回路の適切な場所に挿入してください。

L

N

DIMMER

V1

F1

DB1

D1 R1C1

C2

C4 C6

D2

D3

D4

D5

R3

R4

R13R11

R12

R14

+OUT

-OUT

T1

Lp

Lb

Ls

LD

PWM

GND

REF

BLEED

HV VDD

OUT

GND

CS

SEL

OSC

VFC

V1

R2 R5

R6

R8

R7 R9

R10

R15

REF

C7

VF

Vrf Vin

U1

Q1C9

L

N

DIMMER

V1

F1

DB1

D1 R1C1

C2

D2

D5

D4

R3

R13R11

R12

+OUT

-OUTT1

Lp

Lb

LD

PWM

GND

REF

BLEED

HV VDD

OUT

GND

CS

SEL

OSC

VFCV1

R2 R5

R6

R8

R7 R9

R10

R15

C7

C8

Q1

U1

Vin Vrf

C9

［AP1601］

MS 1454-J-01 21 2012/08

パッケージ 及び マーキング

１） 外形寸法図（14ピンSOP） [単位:mm]

図24 パッケージ外形寸法図

［AP1601］

MS 1454-J-01 22 2012/08

２）マーキング

図25 マーキング図

上段捺印 品名捺印：AP1601

下段捺印 デートコード 7桁 西暦年下２桁、週2桁、生産コード3桁

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があります。従いまして、ご使用を検討の際には、本書に掲載した情報が 新のものであることを弊社営

業担当、あるいは弊社特約店営業担当にご確認ください。 本書に記載された周辺回路、応用回路、ソフトウェアおよびこれらに関連する情報は、半導体製品の動

作例、応用例を説明するものです。お客様の機器設計において本書に記載された周辺回路、応用回路、ソ

フトウェアおよびこれらに関連する情報を使用される場合は、お客様の責任において行ってください。本

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または第三者に生じた損害に対し、弊社はその責任を負うものではありません。また、当該使用に起因す

る、工業所有権その他の第三者の所有する権利に対する侵害につきましても同様です。 本書記載製品が、外国為替および、外国貿易管理法に定める戦略物資（役務を含む）に該当する場合、

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直接または間接を問わず、生命、身体、財産等へ重大な損害を及ぼすことが通常予想されるような極めて

高い信頼性を要求される用途に弊社製品を使用される場合は、必ず事前に弊社代表取締役の書面による同

意をお取りください。 この同意書を得ずにこうした用途に弊社製品を使用された場合、弊社は、その使用から生ずる損害等の

責任を一切負うものではありませんのでご了承ください。 お客様の転売等によりこの注意事項の存在を知らずに上記用途に弊社製品が使用され、その使用から損

害等が生じた場合は全てお客様にてご負担または補償して頂きますのでご了承下さい。