マキシムの新しいHB LEDドライバが、LCD TV、モニタ、および車載用ディスプレイのバックライトのコスト削減を実現
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適応型の出力電圧最適化を特長とする4ストリングHB LEDドライバ
[高解像度の画像]
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カリフォルニア州サニーベール—2009年9月3日—マキシム･インテグレーテッド･プロダクツ(NASDAQ：MXIM)は、ストリング当り最大150mAを供給可能な、高集積4ストリングHB (高輝度) LEDドライバのMAX16814を発表しました。このデバイスは、LCD TV、モニタ、および車載用ディスプレイに向けた高性能バックライトドライバを実装するのに必要なすべての機能を集積化しています。この集積化によって、MAX16814はバックライト設計を大幅に簡素化すると同時に優れた性能を提供するコスト効率の高いソリューションを実現します。
MAX16814は、複数のLEDストリングを駆動するのに必要な電圧を生成するスイッチングDC-DCコントローラを内蔵しており、また、ストリング当り最大150mAの設定可能な電流を提供するための、パワーMOSFETを内蔵した、4つのリニア電流源も備えています。適応型の出力電圧制御方式によって、効率が最適化され、LED電流源経路での消費電力を最小限に抑えます。この方式によって、複数の外付け部品が不要となり、スペースに制限があるアプリケーションにおいて、省スペースおよび設計の簡素化を実現します。
MAX16814はLCD TV、デスクトップモニタ、車載用ディスプレイやインパネ、および産業用ディスプレイのバックライトに最適です。また、この製品は自動車のヘッドライトおよびロー/ハイビームアセンブリ、その他のSSL （ソリッドステート照明）アプリケーションにも適しています。
LCDディスプレイのバックライトに求められる新たな条件と課題
HB LEDは、LCD TV、デスクトップモニタ、および車載用ディスプレイに選択されるバックライト技術として、CCFLとの立場が急速に入れ替わっています。この変化を後押ししたのは、主にCCFLと比較したときのHB LEDによるエネルギー消費量の低下、小型化、そして高い信頼性です。さらに、HB LEDは水銀等の危険化学物質を含有していないこともその理由の1つとなっています。
これらのアプリケーションの大半が複数のLEDストリングを使用しており、当然ながらコストは最小限に抑える必要があります。こうした要求には、コスト削減と集積度向上を同時に実現するという点で、マルチストリングのドライバが優れたソリューションとなります。しかし、マルチストリングのドライバを使うには、効率、消費電力、調光能力、障害保護、およびEMI (電磁波干渉)に関連する多くの設計上の課題があります。
シンプルな設計で、効率を最適化し、消費電力を最小化
マルチストリング用ドライバはスイッチングコンバータの部分と複数のリニア電流シンクで構成されています。効率を最適化するためには、スイッチング部分の出力電圧を、各LEDストリングで必要とされる供給電圧に設定しなければなりません。出力電圧の最適化は、回路温度を許容範囲内に維持するために消費電力を抑えなければならない高温度アプリケーション(たとえば自動車など)で非常に重要となります。
従来のドライバは出力電圧を設定するのに複雑な外付け回路が必要でしたが、MAX16814はこの機能を内部で行います。このデバイスの適応型出力電圧制御方式では、HB LEDが必要とする電圧を自動的に検出し、最小の消費電力となるように出力を調整します。さらにこの方式は集積化を進め、ソリューションコストを大幅に削減します。
あらゆる周囲光の条件に対応する拡張されたPWM調光範囲
周囲光の条件が変わりやすいアプリケーションでは、広い調光範囲が必要になります。そのようなアプリケーションは、強い太陽光から真っ暗な状態まで変化する照明条件に対応して、1日中最適な視認性を確保できなければなりません。こうした対応力は、車載、産業、および医療システムに代表されるような生命に関わるアプリケーションの場合はさらに重要となります。
ほとんどのマルチストリング用ドライバは、PWM調光デューティサイクルが一定の最低値よりも低くなることができません。これは、スイッチング部分の出力電圧を正確に設定しなければならないからです。したがって、このようなドライバは最大調光範囲が通常100:1のオーダーに制限されています。
MAX16814は、200kHzの調光周波数で5000:1の非常に広いPWM調光範囲を実現する、特許申請中のユニークな技術を採用しており、これによって、あらゆる照明環境で最適なディスプレイ性能を実現することができます。
生命に関わるアプリケーションで信頼性を確保
生命に関わるアプリケーションでは、非常に高い信頼性と耐障害性が要求されます。1つのLEDが障害を起こすと、回路が突然ショートしたり、オープンになることがあります。いずれの場合でも、HB LEDドライバ回路はドライバ自身とその周辺の電気システムを保護することができなければならず、その電気システムに障害状態を警告し、その障害によってユーザーが受ける影響を最小限にとどめなければなりません。
MAX16814にはオープンおよびショートの障害保護があります。LEDがショートまたはオープンになった場合、ドライバはその障害を検知し、自動的に影響のあるストリングをオフにしつつ、それ以外のすべてのストリングはオンを維持します。この保護方式によって、障害の影響を最小限に抑え、システムにさらに影響が及ぶことを防ぎます。いずれの場合も、出力端子がシステム全体に障害状態の信号を送出します。
また、MAX16814は温度過昇状態から回路の損傷を防ぐサーマル保護も備えています。このデバイスは、高耐圧入力であることに加え、動作温度範囲が広いことによって、これらの障害保護は、過酷な電気的および熱的状態での信頼性動作を実質上保証しています。
EMIの最小化
電磁波への対応は多くのアプリケーションで共通の課題です。たとえば、車載アプリケーションに共通するEMIの課題は、電子回路がAMラジオの干渉を受けないようにすることです。
MAX16814はユーザーがスイッチング周波数を200kHz～2MHzに設定することができるようになっているため、AMラジオ帯域よりも高い周波数で動作させることができます。さらに、発振器同期の機能によって、複数のMAX16814が同じモジュール内で使われた場合にEMIノイズを最小にすることができます。したがって、このデバイスは、アプリケーションで要求されるEMIフィルタ部品の数、サイズ、およびコストを削減することができます。
市場で最も集積度の高いソリューション
簡潔に言うと、MAX16814は、市場で最も集積度が高く高性能な高信頼性マルチストリングHB LEDドライバソリューションです。この製品はすべての電流シンクMOSFETを内蔵しているだけでなく、設計に必要な外付け部品の数を大幅に削減します。MAX16814では、出力電圧の自動的な最適化、LEDのオープンおよびショート保護、そして広いPWM調光範囲などの高度な機能を実行するのに必要な外付け回路は不要です。
設計者にとっては、小型ソリューションサイズ、部品コストの削減、およびシステム性能の向上というメリットがあります。さらに、外付け部品が少なくなるということは、起こりうる不良モードの種類が少なくなることを意味し、システムの信頼性を高めます。
その他のHB LEDドライバの利点
柔軟性をさらに高めるために、スイッチングレギュレータは、ブーストまたはSEPICコンバータ構成にすることもできます。したがって、駆動するLEDにかかる電圧は供給される入力電圧よりも高くても低くても構わないことになります。その他の機能には、サイクル毎の電流制限、出力過電圧保護、および温度過昇保護などがあります。
MAX16814は-40℃～+125℃の自動車用温度範囲での動作が保証されており、広い入力電圧範囲(4.75V～40V)は40Vのロードダンプにも対応可能です。このデバイスは放熱特性を高めた4mm x 4mmの32ピンTQFNおよび20ピンTSSOPパッケージで提供されます。参考価格は$1.39 (1,000個以上、FOB USA)となっています。詳細についてはjapan.maxim-ic.com/Backlight-Driverをご覧ください。
マキシム･インテグレーテッド･プロダクツは、高性能半導体製品を設計、製造、および販売する株式公開企業です。マキシムは顧客の製品に付加価値となる、革新的なアナログおよびミックスドシグナルのエンジニアリングソリューションの提供を使命として設立されて以来25年以上になります。今日まで、マキシムが開発した製品の数は6100以上に達し、産業機器、通信、民生、およびコンピューティングの各マーケットに製品を提供しています。
マキシムは2009会計年度に16億ドル超の売上げを達成しており、Fortune 1000企業であると同時に、Nasdaq 100、Russell 1000、およびMSCI USAの各指数にも含まれています。詳細はjapan.maxim-ic.comをご覧ください。
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