NJW4617DL3を使用した定電流LEDドライバー基板を作ってみた

カメラのマクロ撮影用照明としてLED発光パネルを作りたいと思い、秋月電子で売っているNJW4617DL3を使用した定電流LEDドライバー基板を作ってみました。

NJW4617DL3について

NJW4617DL3は日清紡マイクロデバイス（旧新日本無線）製のPWM調光機能付き定電流LEDドライバーです。

回路図

今回の回路図は下記になります。

PWM調光機能について

PWM調光機能搭載とありますが、PWM信号は外部から入力する必要があるようです。

今回は555タイマICを使ったマルチバイブレータ回路による、PWM調光回路を入れてみました。

※参考文献　トランジスタ技術2011年1月別冊付録 タイマIC555応用回路集P17～18

スイッチング周波数は、カメラ照明としてシャッタースピードに近いと良くない現象が起きそうです。正解はわかりませんが、とりあえず約1.4kHzとしてみました。

計算値と式は下記になります。

※NJW4617DL3のPWM調光ON遅延時間：13μs、OFF遅延時間1μsとデータシートに記載あります。

あまりPWM周波数を上げると、Duty比が小さい場合など、上手く動作しないかもしれません。

また、マイコンなどからのPWM外部入力用の端子も設けて、絶縁のためフォトカプラを使ってみました。

こちらも、フォトカプラの遅延時間の影響と、電源電圧が高いためスルーレート的に心配なところがあります。実験でも確認が必要ですね。

PWM回路のシミュレーション確認

念のため、555タイマICの回路をLTSpiceでシミュレーションしてみた結果です。

Duty50％狙いの時

可変抵抗を中間の50kΩ：50kΩにすることで、Duty50％になっています。

Duty最小の時

可変抵抗を調整して、Vcc-DIS端子側を小さくすることで、Dutyは小さくなります。

Duty最大の時

逆に、Vcc-DIS側の抵抗値を大きくすることで、Duty比が大きくなっていることが確認出来ます。

定電流回路の電流値について

LEDに流す定電流回路の電流値は、並列接続したR1～R4の抵抗値で決まります。

抵抗値を調整するためと、消費電力を考慮して並列にしています。

電流値は、合成抵抗値：Rsとして、下記の式で計算できます。

ILED＝0.2V/Rs
例：Rs＝10Ωの時、20mA出力
　　Rs＝2Ωの時、100mA出力

また、定電流回路とはいえ、LEDの順方向電圧以上の電圧は必要です。

NJW4617DL3は最大40Vの電源入力に対応しています。

40Vくらいあれば、白色LEDを10個以上直列にしても問題なく駆動出来そうです。

今回は下記で製作する昇圧コンバーター基板（NJW4132U2）モジュールを使おうと思います。

昇圧DCDCコンバーターの接続図イメージは下記になります。

タイマICの電源電圧は40V程の高電圧に対応していないので（製品にもよりますが、最大16V程度）、昇圧前の12V電源をタイマICの電源に使う想定です。

部品リスト

部品リストは下記になります。

品名	参照名	数量	数値・仕様	規格・フットプリント
LEDドライバ	U1	1	NJW4617DL3	TO-252-5 秋月電子：112989
フォトカプラ	U2	1	PC817	DIP-4_W7.62mm 秋月電子：113765
タイマIC	U3	1	NE555L-D08	DIP-8_W7.62mm 秋月電子：114051
ダイオード	D1,D2	2	小信号ダイオード 1N4148など	アキシャルリード DO-35_SOD27_P10.16mm 秋月電子：100941
抵抗	R1,R2,R3,R4	4	定電流値設定用 全て並列接続	アキシャルリード (DIN0207）P10.16mm 1/4Wサイズ
抵抗	R5	1	10kΩ	アキシャルリード DIN0207、L6.3mm_D2.5mm P2.54mm（縦向き）
抵抗	R6	1	open	アキシャルリード DIN0207、L6.3mm_D2.5mm P2.54mm（縦向き）
抵抗	R7,R9	2	1kΩ	アキシャルリード DIN0207、L6.3mm_D2.5mm P2.54mm（縦向き）
抵抗	R8	1	470Ω	アキシャルリード DIN0207、L6.3mm_D2.5mm P2.54mm（縦向き）
抵抗	R10	1	47kΩ	アキシャルリード DIN0207、L6.3mm_D2.5mm P2.54mm（縦向き）
半固定抵抗 (可変抵抗)	RV1	1	100kΩ	Bourns_3296W 垂直タイプ 秋月電子：100922
コンデンサ	C1,C3,C5	3	0.1μF	セラミックコンデンサ またはフィルムコンデンサ L7.0mm_W3.5mm_P5.00mm 秋月電子：115927など
コンデンサ	C2	1	100μF ※耐圧注意	電解コンデンサ 直径：8mm、ピッチ3.5mm 秋月電子：117905（50V耐圧）
コンデンサ	C4	1	0.01μF	フィルムコンデンサ L7.0mm_W4.5mm_P5.00mm 秋月電子：105327など
コンデンサ	C6	1	100μF	電解コンデンサ 直径：6.3mm、ピッチ2.5mm 秋月電子：102724
リセッタブルヒューズ	F1	1	MF-RX065	0.65A、1.3Aで遮断、耐圧72V 秋月電子：113078
ピンヘッダ	J1,J2,J3,J4	4	2pin、2.54mmピッチ	2.54mmピッチピンヘッダ 1列×40（折って使う前提） 秋月電子：100167
ピンヘッダ	JP1	1	Ext/PWM 切り替え用ジャンパ 3pin、2.54mmピッチ	2.54mmピッチピンヘッダ 1列×40（折って使う前提） 秋月電子：100167 ＋ジャンパピン 秋月電子：103687
ピンヘッダ	JP2	1	ON/OFF 切り替え用ジャンパ 3pin、2.54mmピッチ	2.54mmピッチピンヘッダ 1列×40（折って使う前提） 秋月電子：100167 ＋ジャンパピン 秋月電子：103687

NJW4617DL3の電源電圧を40V近くで使用する場合は、コンデンサの耐圧等に注意してください。

KiCADで基板設計

今回も、フリーの基板設計ソフト、KiCADを使用して基板設計を行いました。

基板サイズは50mm×50mmです。

3Dビュー表示

基板表面（部品無し）

基板表面（部品有り）

基板裏面

部品レイアウト

表側の部品配置図です。

裏面には部品はありません。

一旦まとめ

日清紡マイクロデバイス（旧新日本無線）製のNJW4617DL3を使用した、定電流LEDドライバーの基板を作ってみました。

一旦基板設計のみで、組み合わせて使用する昇圧DCDCコンバーター基板や、LED照明基板と合わせて基板メーカーに発注したいと考えています。

また進捗あれば更新します。

参考リンク