チャージポンプ方式の DC/DC コンバータ ADM8845 其の一

The Intelligent Technology Company
チャージポンプ方式の LED ドライバー
ADM8845 其の一
文書管理番号：ELS100-00008
アナログ技術者への道
( アナログ超初心者からの挑戦 )
ELS100-00008
チャージポンプ方式の LED ドライバー ADM8845 其の一
目次
1.
はじめに .............................................................................................................. 3
2.
題材は？ ............................................................................................................. 3
3.
ADM8845 の特長 .................................................................................................. 3
4.
周辺回路の違い ................................................................................................... 4
5.
チャージポンプのしくみ .......................................................................................... 5
6.
LED 用の電源のポイント........................................................................................ 6
7.
この課題で学んだこと............................................................................................ 7
改版履歴 ...................................................................................................................... 8
参考文献 ...................................................................................................................... 8
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1.
はじめに
この資料はアナログ初心者の私が、先輩社員の指導を受けアナログ製品を学んでいく様子を示したもので
す。本資料では、私が分からない点や疑問に思った点を中心に記載しておりますので、これからアナログ製品
に携わっていく方のご参考になればと思います。
2.
題材は？
前回ご紹介した ADP1613 はインダクタを使用した昇圧型コンバータでしたが、「インダクタを利用する方法以
外にチャージポンプを使った昇圧電源もある」との先輩社員のアドバイス。チャージポンプに加え、LED 用の電
源の特長を学んでみようということで、今回、ADM8845 を題材にしました。チャージポンプを使った電源はイン
ダクタレスと言われることもあります。
3.
ADM8845 の特長
ADM8845 はチャージポンプを利用した LED 用の電源で、最大 6 個(メイン・ディスプレイ 4 個、サブ・ディスプ
レイ 2 個)の LED をドライブできます。デジタルの CTRL1 と CTRL2 入力ピンにより動作のシャットダウンと輝度
の制御が行えます。電力効率を良くするため、チャージポンプは入力電圧に応じて 1/1.5/2 倍の昇圧モードを
自動的に切り替える特長をもっています。アプリケーション用途としては、携帯電話機(メイン、サブ・ディスプレ
イを備えた製品)、白色 LED バックライト、カメラのフラッシュ／ストロボと動画用ライト、マイクロ TFT カラー・ディ
スプレイ、デジタル・カメラ、PDA と小型の携帯機器向けに最適なデバイスです。
◆ADM8845 のブロック図
ADM8845 のブロック図を示します。
サイズ 3mm 角
パッケージサイズはわずか 3mm 角です。
入力電圧:2.6∼5.5V
シャットダウンと輝度制御
チャージポンプ
最大 6 個の LED をドライブ
最大電流値の設定(LED には ISET×120 倍の電流が流れる)
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4.
周辺回路の違い
最初にインダクタを利用する電源とチャージポンプを利用する電源での周辺回路を比較してみました。
◆インダクタを利用した電源（ADP1613）とチャージポンプを利用した電源（ADM8845）の違い
ADP1613 と ADM8845 の周辺回路を比較し、両デバイスの違いを確認します。
インダクタを利用した電源(ADP1613)
インダクタとダイオードを使用
チャージポンプを利用した電源(ADM8845)
コンデンサを使用
チャージポンプ方式の電源は、
インダクタを使用しないため小型化が必要な用途向きです。
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5.
チャージポンプのしくみ
ではチャージポンプの昇圧するしくみを学んでみます。ADM8845 のデータシートにはチャージポンプ回路の
記載がなかったため ADM8660 の資料を使ってチャージポンプの基本動作を確認します。
◆チャージポンプの基本的な動作
図は 2 倍の電圧を出力する例です。S1,S2 が ON 時、コンデンサに入力電圧(V+)を充電、次に S1,S2
を OFF,S3,S4 を ON にすることで、出力電圧を 2 倍にできます。
ADM8660 データシート抜粋
放電
充電
VOUT は 2×V+の電圧になります。
V+
充電
放電
C1
C1
V+
VOUT=2×V+
C2
ADM8845 のように 1.5 倍の出力電圧を得るには、2 つのコンデンサ(C1,C2)を使い
充電時はコンデンサを直列につなぎ、放電時は並列に接続すれば実現できます。
1.5 倍の出力の場合
V+
充電
放電
C1
VOUT=1.5×V+
C1
C2
C2
V+
C3
チャージポンプ方式はコンデンサに蓄えた電荷を使って出力電圧を発生
⇒大電流を必要とする用途には不向きです。
※チャージポンプ方式は、小電流で小型化の必要性が高い携帯向けの
LED 電源として使用されることが多いです。
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6.
LED 用の電源のポイント
次に LED 用の電源で重要なポイントを ADP1613 と ADM8845 を比較し確認してみます。
◆LED は定電流で駆動
LED の明るさは電流で決まります。このため、定電流で駆動させる必要があります。
◆LED 間の電流マッチング
例えばバックライトなどの白色 LED 電源では LED 間の電流のバラツキが大きいと明るさの明暗が目
立ってしまいます。このためフィードバック･ピンの電流をセンスし LED 間の電流をマッチングさせる必要
があります。
◆VFB は低電圧
LED は FB ピンに接続しますが、この時、FB ピンの電圧が高いと損失が大きくなり効率が悪くなりま
す。このため FB ピンの電圧を低くし効率を改善しています。また、VFB の電圧が高いと LED の VF を確保
するために VOUT 電圧を高くしなくてはなりません。
◆PWM 調光
LED の明るさを調整する方法としては主に PWM(パルス幅変調)で調光する方法とアナログ方式で調
光する方法があります。PWM 調光ではデューティ比（オン/オフ時間の割合）を調整することで明るさを調
整することができます。LCD 用の電源として使用する場合、アナログ方式では低い輝度の色再現性の問
題があるようで、一般的には PWM 調光の方が多く使用されています。
PWM 調光
LED 間電流マッチング:±1%
(@ILED=20mA,VFB=0.3V)
LED は定電流で駆動
VFB は低電圧
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◆参考) ADP1613 を LED 電源として使用する場合
ADP1613 が LED の電源に使用できないということはありませんが、インダクタを利用する電源は定電
圧出力のため、下図のように定電流を供給し LED がオープンになった場合の保護回路を追加するなど、
若干の工夫が必要です。
ADP1613 を LED 電源として使う場合
LED がオープンになると電圧が高くなるので
ツェナーダイオードで制限が必要
SW
D1
VOUT
20mA
FB
定電流出力にするため LED(負荷)と直列に電流設定用抵抗を接続
（R2=VFB/ILED）
R2
LED を直列に複数接続しても同じ電流値が流せる
7.
この課題で学んだこと
今回、チャージポンプ方式の電源があることと、LED 用電源の特長を理解することができました。チャージポ
ンプは、フラッシュメモリに利用されていることは知っていましたが、LED 用の電源にも利用されていたとは驚き
です。確かに最近の携帯端末は小型化が進んでいるため、インダクタが不要というメリットは大きいと思います。
また、LED 電源には何の機能が重要か理解することができました。特にインダクタ方式の電源を LED に使用
する場合は LED がオープンになると FB 電圧が上がらず、IC はより電圧を上げようとするので注意してくださ
い。
今回は一旦、ここで終了させて頂きます。次回は測定を中心に記載させて頂きます。
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改版履歴
Version
改定日
改定内容
1.0
2015 年 9 月
・新規作成
1.1
2015 年 12 月
ドキュメント・タイトルの変更
参考文献
 各データシート、アプリケーションノート
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