HCPL3120 [AGILENT]
2.0 Amp Output Current IGBT Gate Drive Optocoupler; 2.0安培输出电流IGBT栅极驱动光电耦合器
| 型号： | HCPL3120 |
| 厂家： | 
AGILENT TECHNOLOGIES, LTD. |
| 描述： | 2.0 Amp Output Current IGBT Gate Drive Optocoupler |
| 文件： | 总19页 (文件大小：490K) |
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2 .0 A ピーク出力電流
IG B Tゲートドライブ用フォトカプラ
H C P L-3 1 2 0
H C N W 3 1 2 0
特ꢀ長
●2.0A（M in.)出力ピーク電流
●15kV/µs（M in.)同相除去雑音(CM R（) @ VCM =1500V)
●0.5V（M ax.)ローレベル出力電圧（VOL）
概ꢀ説
HCPL-3120はGaAsP LED，HCNW 3120はAlGaAsとこれと
光学的に結合された出力ステージを持つIC から構成されて
います。このフォトカプラはモータコントロールインバータ
で使用されるパワーIGBT とM OSFET の駆動に使用されま
す。出力段の広い動作電圧範囲は、ゲートをコントロールす
るデバイスが必要な駆動電圧に適合します。HCPL-3120は
1200V/100A クラスのIGBT を直接駆動できます。
● ブートストラップ可能I ：5m A(M ax.)
CC
●ヒステリシス付きUVLO(UnderVoltage LockOut)機能
●広範囲VCC レンジ：15～30V
●スイッチング速度500ns（M ax.)
●産業機器に合わせた温度範囲スペックꢀ－40℃～100℃
●２種類のパッケージ
HCPL-3120.......... 8ピン標準DIP パッケージ
HCNW 3120 ......... 8ピン400m ilワイドボディパッケージ
●UL規格承認(File NO. E55361)
更に大電力のIGBTを駆動する際はディスクリートで作られ
た駆動回路を介して駆動します。
VISO ＝2500Vrm s，１分間(HCPL-3120)
＝5000Vrm s，１分間(HCNW 3120)
●CSA 規格承認(File CA88324)
内部回路図
6
●VDE0884承認
VIORM ＝630Vpeak(HCPL-3120#060)
＝1414Vpeak(HCNW 3120)
応ꢀ用
●絶縁IGBT/M OSFET ゲートドライブ
●AC、ブラシレスDC モータドライブ
●産業インバータ
●スイッチング電源（SM PS）
真理値表(UVLO 機能)
VCC -VEE
VCC -VEE
LED
“Positive Going”“Negative-Going
”
VO
(i.e., Turn-On)
(i.e., Turn-Off)
OFF
ON
0 -30 V
0 -11 V
0 -30 V
0 -9.5 V
9.5 -12 V
12 -30 V
LOW
LOW
ON
11 -13.5 V
13.5 -30 V
TRANSITION
HIGH
ON
0.1μFバイパスキャパシタをPIN ５とPIN ８の間に接続します。
取扱い上の注意：製品を取り扱う際には、静電気放電による破壊、機能低下を防ぐため、一般的な静電気対策をとる必要
があります。別途の製品取扱注意事項を必ずお読み下さい。
6－161
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
発注方法
例
HCPL-3120ꢀ#XXX
オプションなし＝50個単位チューブ(HCPL-3120)
42個単位チューブ(HCNW 3120)
060 ＝VDE0884オプション(HCPL-3120のみ，HCNW 3120は標準)
300 ＝ガルウィングリードオプション，50個単位チューブ(HCPL-3120)
42個単位チューブ(HCNW 3120)
500 ＝テープ＆リールオプション，1000個単位リール(HCPL-3120)
750個単位リール(HCNW 3120)
パッケージ寸法図
標準8ピンDIPパッケージ(HCPL-3120)
A
UL
RECOGNITION
単位はm m （inch）
“Ｖ”＝オプション060
オプション300,500はマーキングなし
標準8ピンDIPパッケージガルウイングオプション／#300（HCPL-3120）
A
単位はm m （inch）
公差（指定のない場合）：
xx.xx＝0.01
xx.xxx＝0.005
6－162
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
400m ilワイドボディパッケージ（HCNW 3120）
11.ꢀꢀ
(ꢀ.433ꢁ
11.15 ꢀ.15
(ꢀ.442 ꢀ.ꢀꢀ6ꢁ
MAX.
9.ꢀꢀ ꢀ.15
(ꢀ.354 ꢀ.ꢀꢀ6ꢁ
7
6
5
8
TYPE NUMBER
DATE CODE
A
HCNWXXXX
YYWW
1
3
2
4
1ꢀ.16 (ꢀ.4ꢀꢀꢁ
TYP.
1.55
(ꢀ.ꢀ61ꢁ
MAX.
7° TYP.
+ ꢀ.ꢀ76
- ꢀ.ꢀꢀ51
ꢀ.254
+ ꢀ.ꢀꢀ3ꢁ
- ꢀ.ꢀꢀ2ꢁ
(ꢀ.ꢀ1ꢀ
5.1ꢀ
(ꢀ.2ꢀ1ꢁ
MAX.
3.1ꢀ (ꢀ.122ꢁ
3.9ꢀ (ꢀ.154ꢁ
ꢀ.51 (ꢀ.ꢀ21ꢁ MIN.
2.54 (ꢀ.1ꢀꢀꢁ
TYP.
1.78 ꢀ.15
(ꢀ.ꢀ7ꢀ ꢀ.ꢀꢀ6ꢁ
ꢀ.4ꢀ (ꢀ.ꢀ16ꢁ
ꢀ.56 (ꢀ.ꢀ22ꢁ
単位はm m （inch）
400m ilワイドボディパッケージ，ガルウイングリード，オプション／＃300（HCNW 3120）
11.1ꢀ 0.1ꢀ
(0.442 0.00ꢁ6
PAD LOCATION (FOR REFERENCE ONLY6
6
7
ꢁ
ꢀ
8
ꢁ.1ꢀ
(0.2426
TYP.
9.00 0.1ꢀ
(0.3ꢀ4 0.00ꢁ6
12.30 0.30
(0.484 0.0126
1
3
2
4
0.9
(0.03ꢀ6
1.3
(0.0ꢀ16
12.30 0.30
1.ꢀꢀ
(0.0ꢁ16
MAX.
(0.484 0.0126
11.00
MAX.
(0.4336
4.00
MAX.
(0.1ꢀ86
1.78 0.1ꢀ
1.00 0.1ꢀ
(0.039 0.00ꢁ6
(0.070 0.00ꢁ6
0.7ꢀ 0.2ꢀ
(0.030 0.0106
+ 0.07ꢁ
- 0.00ꢀ1
2.ꢀ4
(0.1006
BSC
0.2ꢀ4
+ 0.0036
- 0.0026
(0.010
単位はm m （inch）
DIMENSIONS IN MILLIMETERS (INCHES6.
7° NOM.
LEAD COPLANARITY = 0.10 mm (0.004 INCHES6.
6－163
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
絶縁関連規格
項ꢀ目
記ꢀ号
HCPL-3120 HCNW 3120
単ꢀ位
m m
条ꢀ件
最小外部空間距離（クリアランス） L(101)
7.1
7.4
10
9.6
1.0
200
IIIa
入力端子と出力端子間で測定
入力端子と出力端子間で測定
導体間の絶縁距離
最小外部沿面距離（クリページ）
最小内部空間距離（クリアランス）
沿面抵抗
L(102)
CTI
m m
0.08
200
IIIa
m m
Volts
DIN IEC 112/VDE 0303 Part1
材料グループはDIN VDE 0110, 1/89, Table 1
Isolation Group
オプション300－サーフェスマウントはCECC 00802によるクラスA
絶対最大定格
項ꢀ目
記号
TS
M in.
－55
－40
M ax.
125
100
25
単位
℃
注
1
保存温度
動作温度
TA
℃
平均入力電流
I
m A
F(AVG )
ピークトランジェント入力電流
I
1.0
A
F(TRAN)
(＜1 µsパルス幅, 300 pps)
HCPL-3120
HCNW 3120
5
3
逆入力電圧
VR
Volts
入力電流，立ち上がり/下り時間
“ハイ”ピーク出力電流
“ロー”ピーク出力電流
電源電圧
t
r(IN )/t
f(IN )
O H(PEAK)
500
2.5
2.5
35
ns
A
I
2
2
I
A
O L(PEAK)
(VCC -VEE
)
0
0
Volts
Volts
m W
m W
出力電圧
VO
PO
PT
VCC
250
295
出力消費電力
3
4
トータル消費電力
HCPL-3120
HCNW 3120
260℃，10秒，リードの細くなるところより1.6 m m 下
260℃，10秒，デバイスの底面より下方のリード部
リード半田付け温度
最大リフロー半田付け温度プロファイル
下図参照
最大リフロー半田付け温度プロファイル
26ꢀ
24ꢀ
22ꢀ
∆T = 145°C, 1°C/SEC
∆T = 115°C, ꢀ.3°C/SEC
2ꢀꢀ
18ꢀ
16ꢀ
14ꢀ
12ꢀ
1ꢀꢀ
8ꢀ
∆T = 1ꢀꢀ°C, 1.5°C/SEC
6ꢀ
4ꢀ
2ꢀ
ꢀ
ꢀ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1ꢀ
11
12
TIME – MINUTES
MAXIMUM SOLDER REFLOW THERMAL PROFILE
(NOTE: USE OF NON-CHLORINE ACTIVATED FLUXES IS RECOMMENDED.ꢁ
6－164
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
推奨動作条件
項ꢀ目
記号
M in.
15
M ax.
30
単位
電源電圧
(VCC -VEE
)
Volts
HCPL-3120
HCNW 3120
7
入力電流（ON）
I
F(O N )
16
m A
10
入力電圧（OFF）
動作温度
VF(O FF)
TA
－3.0
－40
0.8
V
100
℃
電気的特性（DC）
（特に指定のない限り推奨動作条件下，VEE=GND）
項ꢀꢀ目
記ꢀ号
型ꢀ名
M in.
0.5
Typ.*
M ax. 単ꢀ位
A
テスト条件
図
2, 3,
17
注
5
ハイレベル出力電流
1.5
VO ＝(VCC －4 V)
VO ＝(VCC －15 V)
VO ＝(VEE ＋2.5 V)
VO ＝(VEE ＋15 V)
I
OH
2.0
2
ローレベル出力電流
0.5
2.0
5,6
18
5
I
OL
A
V
2.0
2
ハイレベル出力電圧
ローレベル出力電圧
ハイレベル供給電流
ローレベル供給電流
1, 3
19
VOH
(VCC －4) (VCC －3)
I ＝－100 m A
O
6, 7
4, 6
20
VOL
0.1
2.0
2.0
0.5
5.0
5.0
V
I ＝100 m A
O
OutputOpen,
I
CCH
m A
m A
m A
I ＝7 to 16 m A
F
7, 8
OutputOpen,
I
CCL
VF ＝－3.0 to ＋0.8 V
スレッシュホールド
HCPL-3120
HCNW 3120
2.3
2.3
5.0
8.0
I
FLH
入力電流（ロー→ハイ）
スレッシュホールド
I ＝0 m A,
O
9, 15,
21
VO ＞5 V
VFHL
0.8
V
V
6
入力電圧（ハイ→ロー）
HCPL-3120
HCNW 3120
HCPL-3120
HCNW 3120
HCPL-3120
HCNW 3120
HCPL-3120
HCNW 3120
1.5
1.2
1.6
1.8
入力順電圧
VF
I ＝10 m A
F
1.95
－1.6
順電圧の温度係数
入力逆破壊電圧
入力容量
ΔVF/ΔTA
BVR
m V/℃ I ＝10 m A
F
－1.3
5
I ＝10µA
R
V
3
I ＝100µA
R
60
70
CIN
pF
f＝1 M Hz, VF ＝0 V
UVLO
VUVLO+
VUVLO-
11.0
9.5
12.3
10.7
1.6
13.5
12.0
V
V
VO ＞5 V,
22,
36
スレッシュホールド
UVLO ヒステリシス
I ＝10 m A
F
UVLOHYS
*特に指定のない限り全てのTyp.値はTA ＝25℃，VCC－VEE ＝30V
6－165
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
スイッチング特性（AC）
（特に指定のない限り推奨動作条件下，VEE=GND）
項ꢀ目
伝達遅延時間
記ꢀ号
M in.
0.10
Typ.*
0.30
M ax.
0.50
単ꢀ位
テスト条件
図
注
14
t
PLH
µs
10, 11,
12, 13,
（出力“L”→“H”）
伝達遅延時間
Rg＝10Ω,
t
0.10
0.30
0.50
0.3
µs
µs
µs
14, 23
PHL
（出力“H”→“L”）
Cg＝10 nF,
f＝10 kHz,
パルス幅ひずみ
PW D
15
10
２部品間の
PDD
DutyCycle＝50%
－0.35
0.35
34,35
23
伝達遅延時間差
(t -t )
PHL PLH
立ち上がり時間
立ち下がり時間
UVLO（On）遅れ
t
0.1
0.1
µs
µs
r
t
f
VO ＞5 V,
t
0.8
0.6
µs
µs
UVLO ON
I ＝10 m A
F
22
UVLO（Off）遅れ
VO ＜5 V,
t
UVLO OFF
I ＝10 m A
F
瞬時同相除去電圧
（出力“H”）
TA ＝25℃,
I ＝10 to 16 m A,
F
｜CM
｜
15
15
30
30
kV/µs
kV/µs
11, 12
11, 13
H
VCM ＝1500 V,
VCC ＝30 V
24
瞬時同相除去電圧
（出力“L”）
TA ＝25℃,
VCM ＝1500 V,
VF ＝0 V,
｜CM
｜
L
VCC ＝30 V
パッケージ特性
項ꢀꢀ目
記ꢀ号
VISO
型ꢀ名
M in.
2500
Typ.*
M ax. 単ꢀ位
テスト条件
図
注
入力－出力間
HCPL-3120
HCNW 3120
HCPL-3120
HCNW 3120
RH ＜50% ,
Vrm s t＝1 m in.,
A ＝25℃
瞬時耐圧**
8, 9
5000
T
抵抗
1012
1013
VI-O ＝500 VDC
（入力－出力間）
RI-O
Ω
pF
1012
1011
TA ＝25℃
9
TA ＝100℃
容量
HCPL-3120
HCNW 3120
0.6
0.5
CI-O
f＝1 M Hz
（入力－出力間）
0.6
LED －ケース間
温度抵抗
θLC
θLD
θDC
467
442
126
℃/W
℃/W
℃/W
Therm ocoupler
located at
LED －ディテクタ間
温度抵抗
28
center
underside of
package
ディテクタ－ケース間
温度抵抗
*特に指定のない限り全てのTyp.値はTA ＝25℃，VCC －VEE ＝30V
**入力－出力間瞬時耐圧は入力－出力間連続電圧ではない絶縁電圧です。連続電圧は機器レベルの安全スペックを参照なさるか、Agilentアプ
リケーションノート1074の“オプトカプラ入力－出力耐電圧”を参照ください。
6－166
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
注:
1. 70℃以上の場合0.3mA/℃で減少
9. ピン１,２,３,４をそれぞれ接続し、またピン５,６,７,８を接
続し２端子の部品とみなしてテストします。
2. 最大パルス幅10µsかつ最大デューティーサイクル0.2% でのピー
ク値です。
3. 70℃以上の場合4.8mW /℃で減少
10. 同じテスト条件下(温度等)における複数の製品間でのt ，t ,
PHL
PLH
のバラツキをスペック。
11. １ピンと４ピンはLED コモンに接続してください。
4. 70℃以上の場合5.4mW /℃で減少。最大LED ジャンクション温度
は125℃を越えてはならない。
12. ハイ状態の瞬時同相除去電圧は出力がハイの状態（すなわちVo
＞15V）を維持できるdVCM /dtの最大値です。
5. 最大パルス幅＝50µs,最大デューティーサイクル＝0.5%
6. このテストではVOH はDC 負荷電流で測定されています。ꢀ
7. 最大パルス幅＝1ms,最大デューティーサイクル＝20%
8. UL1577による3000Vrms，１秒間の電圧(HCPL-3120)，6000Vrms，
１秒間の電圧(HCNW 3120)でテストしています。
13. ロー状態の瞬時同相除去電圧は出力がローの状態（すなわちVO
＜1.0V）を維持できるdVCM /dtの最大値です。
14. この負荷条件は1200V/75A のIGBT の負荷と同等です。
15. パルス幅歪み（PW D）は｜t -t ｜として定義されます。
PHL PLH
（I ＜5µA）このテストではVDE0884絶縁特性表に示されるよう
I-O
に部分放電試験（method"b"）の全数検査の前に行われます。
図1．VOH－温度特性
図2．I －温度特性
OH
図3. VOH－I 特性
OH
6
図4．VOL－温度特性
図5．I －温度特性
OL
図6. VOL－I 特性
OL
6－167
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
HCPL-3120
図7．I －温度特性
CC
図8．I －VCC特性
CC
図9. IFLH－温度特性
図10．伝達遅延－VCC特性
図11．伝達遅延－I 特性
F
図12. 伝達遅延－温度特性
図13．伝達遅延－Rg特性
6－168
図14．伝達遅延－Cg特性
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
HCPL-3120
図15. I -VO伝達特性
F
(HCPL-3120)
図17．I 試験回路
OH
(HCPL-3120)
(HCPL-3120)
6
図18．IOL 試験回路
図19．VOH 試験回路
(HCPL-3120)
(HCPL-3120)
図20．VOL 試験回路
図21．I 試験回路
FLH
6－169
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
(HCPL-3120)
図22．UVLO試験回路
(HCPL-3120)
(HCPL-3120)
図24．CM R試験回路と波形
6－170
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
以下の全ての情報はHCPL-3120，HCNW 3120の両製品について解説しています。
応用情報（負方向IGBT ゲートドライブの省略)
ドライブ電源を省略することが可能です。ボードのアート
ワークの際には、IGBT のコレクターあるいはエミッターの
パターンが，HCPL-3120の入力に近づかない様に気をつけて
下さい。この間の結合は、IGBT側のトランジェントがHCPL-
3120のLED 入力に飛び込む事につながり，パーフォマンス
の劣化をもたらします。（もし、どうしても近づける必要が
ある場合は、トランジェントの結合により，オフ状態のLED
が点灯しないように，オフ状態でLEDが逆バイアスとなるよ
うにドライブ回路を設計してください）
HCPL-3120はIGBT を完全にOFFする為に0.5V という低い
最大VOLを実現しています。またDM OSトランジスタを使用
することによって低いVOL と1Ω のON 抵抗でHCPL-3120が
ローの状態の時IGBTのゲートをRg+1Ωでエミッタにショー
トできます。図25に示されるような応用ではRgと，HCPL-
3120からIGBTゲートとエミッタ（恐らくIGBT上で小さい
PC ボードの上に直接付けることにより）へのリードのイン
ダクタンスを最小化させることによって負方向IGBTゲート
図25．推奨LED駆動回路と応用回路
6
6－171
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
IGBT のスイッチングロスを最小限にするゲート抵抗
（Rg）の選択
Step2：HCPL-3120の消費電力のチェックと必要にな
るRgを増やす
Step1：I ピーク値からRg最小値を計算する
OL
HCPL-3120の消費電力の合計はエミッタ電力（PE）と出力電
力（PO）の合計です。
図26のIGBTとRgはHCPL-3120によって供給される電圧と
シンプルRC 回路と近似できます。ꢀ
PT
PE
PO
=
=
=
=
PE + PO
I･VF･Duty Cycle
F
PO（BIAS)+ PO（SW
ITCHING)
(VCC – VEE - V )
Rg≥ ––––––––––––O––L–
IOLPEAK
I ･(VCC -VEE)
CC
+ ESW （RG, QG)･f
(VCC – VEE - 2 V)
= ––––––––––––––––
IOLPEAK
I ＝16m A（最悪値）での図26で、Rg=8Ω、M ax Duty
F
Cycle=80% 、Qg=500nC、f=20kHzandTAmax=85℃：
(15 V + 5 V - 2 V)
= ––––––––––––––––––
2.5 A
PE
PO
=
=
16 m A･1.8 V･0.8 = 23 m W
= 7.2 Ω ≅ 8 Ω
4.25 m A･20 V
+ 5.2 µJ･20 kHz
85mW + 104mW
189mW
前式のVOL ＝2V はピーク電流値2.5A での余裕を持った値と
なっています。（図６）更に低いRgにおいてはHCPL-3120か
らの電圧波形は理想的なステップ波形ではありません。負方
向ゲートドライブが省略されればVEE は0V になります。
=
=
> 178 m W (PO(M AX) @ 85℃
･
250 m W -15 ｡C 4.8 m W /℃)
=
図26. 負方向IGBTゲートドライブによるHCPL-3120標準応用回路
PE 項目
概ꢀ要
PO 項目
概ꢀ要
I
F
LED 電流
I
CC
供給電流
VF
LED オン電圧
VCC
VEE
正供給電圧
負供給電圧
DutyCycle
最大LED
デューティサイクル
ESW (Rg,Q g)
それぞれのIGBT をスイッチングさせる
HCPL-3120の消費エネルギー（図27参照）
f
スイッチング周波数
6－172
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
前式で4.25mA のI 値は5mA のI 最大値（－40℃時）を図
CC CC
それぞれのアプリケーションにおいて、ボード設計及び部品
配置によってqCA は違いますが、いずれにせよ、TJE とTJD は、
125℃以下に押さえる必要があります。
７を使った比例計算により90℃時のI 最大値として求めて
CC
います。
この場合のPO はPO(max)を越えるのでRgはHCPL-3120の消費
電力を押さえる為に大きくします。
LED 駆動回路
超高CM R 特性の理由
PO
ディテクタシールドがなければフォトカプラのCM R 不良は
図29に示すようにフォトカプラの入力側からディテクタIC
への容量結合によるものが主な原因となります。HCPL-3120
は透明な薄いファラデーシールドを持つディテクタIC を用
いてCM R の性能を改善しています。これで、容量結合によ
り誘起された雑音電流を逃がす事によって、高感度なIC回路
部を守ります。しかし図30に示す通り、このシールドはLED
とフォトカプラの５～８ピン間の容量結合までを取り去るこ
とはできません。この場合の容量結合は同相雑音によるLED
電流みだれの原因となり、シールドされたカプラのCM R 不
良の主な原因となります。高CM R LED 駆動回路は同相雑音
があってもLED を正しい状態（オン／オフ）にしておくとい
うことで達成できます。例えば推奨応用回路（図25）ではシ
ンプルな回路で15kV/µsのCM R を実現できます。LED を正
しい状態に保つ技術を2つの場合に分け説明します。
(SW ITCHING M AX)
= PO (M AX)-PO
(BIAS)
= 178mW -85mW
= 93mW
PO
(SW ITCHINGM AX)
ESW
=
=
(M AX)
f
93mW
= 4.65µW
20kHz
図27より、Qg＝500nCの場合E ＝4,65µW の時にRg＝10.3
になります。
Ω
SW
温度モデル
HCPL-3120の安定した状態での温度モデルを図28に示しま
す。このモデルの温度抵抗値はある動作状態のそれぞれの点
での温度を計算する為に使われます。発生した総ての熱は、
熱抵抗θCA を通り、それに比例してケース温度TC を上昇させ
ます。θCA は、設計に依存します。θCA ＝83℃/W という値は、
グランド層もなく、細いパターンを引いた2.5×2.5インチ角
のPC 基板の中央に１個のHCPL-3120を半田付けをした、無
風状態での実測値です。絶対最大消費電力値は、θCA ＝83℃
を前提に決めています。図29に示す、温度モデルを使い、LED
と受光IC の接合温度は次の式で表せます。
6
TJE =PE･(θLC | |(θLD+θDC)+θCA
)
θ
LC･θDC
θLC+θDC+θLD
LC･θDC
θLC+θDC+θLD
+PD･
(
+θCA
+θCA
)
+TA
θ
TJD=PE
(
)
+PD･(θLD | |(θLD +θLC)+θCA)+TA
図28のθLC とθDC の値を代入して
TJE = PE･(256℃/W + θCA)
+ PD･(57℃/W + θCA)+TA
TJD = PE･(57℃/W + θCA)
+ PD･(111℃/W + θCA)+TA
図27．IGBTスイッチング周期による
HCPL-3120のエネルギー浪費ꢀꢀ
例として、PE ＝45mW ,Po＝250mW ,TA ＝70℃、θCA ＝83℃/
W を、代入すると、
･
･
TJE = PE 339℃/W + PD 140℃/W + TA
･
= 45mW 339℃/W + 250mW
･
140℃/W + 70℃= 120℃
･
･
TJD = PE 140℃/W + PD 194℃/W + TA
･
= 45mW 140℃/W + 250mW
･
194℃/W + 70℃= 125℃
6－173
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
TJE = LED ジャンクション温度
TJP = ディテクタIC ジャンクション温度
TC = パッケージの底面中央を測定したケース温度
θLC = LED －ケース間温度抵抗
θLD = LED －ディテクタ温度抵抗
θDC = ディテクタ－ケース温度抵抗
θCA = ケース－周囲温度抵抗
*θCA はボードデザインと、部品の位置によって決まります。
図28．温度モデル
LED がオンの時のCM R（CM RH）ꢀ
IPM デッドタイムと伝達遅延特性
この場合は同相雑音があってもLEDをオンし続けなければな
りません。これは入力スレッシュホールドを越えたLED電流
でオーバードライブすることで達成できます。ＬＥＤ駆動電
HCPL-3120はインバータ設計における“デッドタイ
ム”を最小限にするために伝達遅延（PDD）をス
ペックしています。デッドタイムとは高圧側と低圧
側の２個（図25のQ1とQ2）の両方がオフしている
間の時間を言います。また、Q1とQ2が両方オン時
間が少しでもあると、両トランジスタに大電流が流
れてしまいます。
流を最少10mA と設計することで、最大I 仕様に対し５mA
FLH
のマージンを持つことになり、15kV/µsのCM Rを達成できま
す。
LED がオフする時のCM R（CM RL）
この場合は同相雑音があってもLEDをオフし続けなければな
りません。例えば、図31において、dVCM /Dtが負の同相雑音
のトランジェントが起きた場合、CLEDPに流れる電流が、LED
を流れると有害ですが、ロジックゲートの中のオン状態のト
ラジスタ（ON 抵抗RSAT、飽和電圧VSAT）を介して流れます。
いずれにしても、この状態でVSATが、VF(OFF)を越えなければ、
LED は点灯しません。図32に示すオープンコレクタでのド
ライブ回路では、dVCM ／dtが正の同相雑音のトランジェン
トが起きた場合、CLEDP に流れる電流ILEDN は、LED をから供
給されるしかありません。従って、この電流がLED をオンさ
せてしまい、CM R には弱い駆動方法です。図33は、推奨回
路と良く似た回路で、これも超高CM R 駆動回路です。
UVLO（UnderVoltage LockOut）機能
UVLO はHCPL-3120の供給電圧（完全に充電されたIGBT
ゲート電圧と等しい）がIGBTを低い抵抗の状態に保つため
に必要な電圧以下に下がってしまう不良条件時にIGBTを保
護するためのものです。HCPL-3120の出力がハイの状態にな
り、供給電圧がVUVLO- スレッシュホールド（9.5＜VUVLO-
＜
12.0）より下がってしまうとおよそ0.6µs（UVLO Turn Off
Delay）でHCPL-3120の出力はローの状態になります。次に
供給電圧がVUVLO+スレッシュホールド（11.0＜VUVLO+＜13.5）
を越えると出力は約0.8µs（UVLO TurnOnDelay）でハイの
状態（LED がオンしていると仮定して）復帰します。
6－174
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
図29．シールドされていないフォトカプラの
入力－出力間容量モデル
図30．シールドされたフォトカプラの入力－出力間容量モデル
6
図31．同相雑音時における図25の等価回路
図32．非推奨オープンコレクタ駆動回路
デッドタイムを最小限にするためにはLED2のオンをLEDの
オフに対して遅らせて図34に示す様にQ2がオンしたと同時
にQ1がオフになる様に設計します。この条件の時に必要な
遅れ時間の差の合計が－40℃～100℃の温度範囲で伝達遅延
PDDM AX350nsとなります。最大伝達遅延だけLED信号を遅ら
せることで最小デッドタイムは図35に示される様に最大と
最小の伝達遅延の差となります。HCPL-3120の最大デッドタ
イムは－40℃～100℃の動作温度範囲で700ns（＝350ns－
（－350ns））となります。フォトカプラはそれぞれ接近して
マウントされ、また同じIGBTをスイッチングしているので
PDDとデッドタイムを計算するために使われた伝達遅延時間
は同じ温度とテスト条件で測定したということに御注意下さ
い。
図33．超高CM Rによる推奨LED駆動回路
6－175
H C P L-3 1 2 0 /H C N W 3 1 2 0
図36．UVLO
HCNW 3120
図34．ゼロデッドタイムによる最小LEDスキュー
HCPL-3120
注：デッドタイムとPDD を計算した全ての伝達遅延時間は，同じ温度，テスト条件で測定しています。
図35．デッドタイムの波形
図37.VDE0884による温度ディレーティン
グカーブ（故障時の安全限界）
6－176
フォトカプラ製品取扱注意事項
フォトカプラ製品取扱い注意事項
洗浄について
環境規制について
・塩素系フラックス及び塩素系の洗浄剤のご使
用は避けてください。
ꢀフォトカプラを始め当社半導体部品には、オ
ゾン層破壊規制物質、並びに特定臭素系難燃材
料（PBBOS、PBBS）は使用されていません。
・一部の洗浄剤には高温下において塩素原子等
が分離するものがありますので、洗浄剤の管
理についても十分注意を払う必要があります。
・超音波洗浄につきましては、その条件等に
よっては、ワイヤーボンディングへの影響を
始め、フォトカプラに悪影響を及ぼす可能性
が考えられますので、必ず十分に安全性をご
確認の上、実施されるようお願いします。
難燃性グレードについて
ꢀ全ての当社フォトカプラは難燃性グレード
“UL94V-0”です。
6
6－177
当社半導体部品のご使用にあたって
仕様及び仕様書に関して
・本仕様は製品改善および技術改良等により予告なく変更する場合があります。ご使用の際には最
新の仕様を問い合わせの上、用途のご確認をお願いいたします。
・本仕様記載内容を無断で転載または複写することは禁じられております。
・本仕様内でご紹介している応用例（アプリケーション）は当社製品がご使用できる代表的なもの
です。ご使用において第三者の知的財産権などの保証または実施権の許諾に対して問題が発生し
た場合、当社はその責任を負いかねます。
・仕様書はメーカとユーザ間で交わされる製品に関する使用条件や誤使用防止事項を言及するもの
です。仕様書の条件外で保存、使用された場合に動作不良、機械不良が発生しても当社は責任を
負いかねます。ただし、当社は納品後1年以内に当社の責任に帰すべき理由で、不良或いは故障
が発生した場合、無償で製品を交換いたします。
・仕様書の製品が製造上および政策上の理由で満足できない場合には変更の権利を当社が有し、そ
の交渉は当社の要求によりすみやかに行われることとさせて頂きます。なお、基本的に変更は3ヶ
月前、廃止は1年前にご連絡致しますが、例外もございますので予めご了承ください。
ご使用用途に関して
・当社の製品は、一般的な電子機器（コンピュータ、OA 機器、通信機器、AV 機器、家電製品、ア
ミューズメント機器、計測機器、一般産業機器など）の一部に組み込まれて使用されるものです。
極めて高い信頼性と安全性が要求される用途（輸送機器、航空・宇宙機器、海底中継器、原子力
制御システム、生命維持のための医療機器などの財産・環境もしくは生命に悪影響を及ぼす可能
性を持つ用途）を意図し、設計も製造もされているものではありません。それゆえ、本製品の安
全性、品質および性能に関しては、仕様書（又は、カタログ）に記載してあること以外は明示的
にも黙示的にも一切の保証をするものではありません。
回路設計上のお願い
・当社は品質、信頼性の向上に努力しておりますが、一般的に半導体製品の誤動作や、故障の発生
は避けられません。本製品の使用に附随し、或いはこれに関連する誤動作、故障、寿命により、
他人の生命又は財産に被害や悪影響を及ぼし、或いは本製品を取り付けまたは使用した設備、施
設または機械器具に故障が生じ一般公衆に被害を起こしても、当社はその内容、程度を問わず、
一切の責任を負いかねます。
お客様の責任において、装置の安全設計をお願いいたします。
6－178
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