白色LEDドライバICの動作
図1は，LEDドライバICのLT3465を使用して，4個の白色LEDを点灯させるための回路です．電源は，3.7Vのリチウム・イオン電池を使用し，SW1で点灯と消灯を，またSW2で点灯する個数をコントロールします．
SW2がOFFの状態で4個のLEDを点灯させたとき，FB端子の電圧は0.2Vで，VOUT端子の電圧は，13.3Vでした．次に，SW2をONの状態にして，3個のLEDを点灯させました．
このとき，VOUT端子の電圧として最も近いのは，(a)～(d)のどれでしょうか．なお，4個のLEDの特性はすべて等しいものとします．
SW2をONの状態にしたときのVOUT端子の電圧は？
LT3465は，FB端子の電圧が常に0.2VとなるようVOUTの電圧をコントロールし，LEDに流れる電流を一定の値にします．これを踏まえて，LEDの1個あたりの電圧を計算すれば，答えは簡単に分かります．
4個のLEDを点灯させたときのVOUT端子の電圧が13.3Vで，FB端子の電圧が0.2VなのでLEDの1個あたりの電圧は，(13.3-0.2)/4と計算できます．3個のLEDを点灯させたときのVOUT端子の電圧(VOUT)は，4個のLEDを点灯させたときの電圧から，1個のLEDの電圧を引いたものなので，「VOUT=13.3-(13.3-0.2)/4=10.025」と計算できます．そのため，正解はbの10.0Vとなります．
●白色LEDの電圧電流特性
図2は，NSPW500BSという品番の白色LEDの，印加電圧と電流のグラフです．一般的なダイオードは，0.6V程度の電圧を加えると電流が流れ始めます．しかし，白色LEDは，2.5V以上の電圧を加えないと，電流が流れません．また，図2より，このLEDに20mAの電流を流すためには，3.3Vの電圧を印加する必要があることが分かります．
白色LEDは2.5V以上の電圧を加えないと，電流が流れない．
●抵抗を使用した白色LEDの点灯回路
図3は，3.7Vのリチウム・イオン電池を使用して，複数のLEDを点灯させる回路として考えました．
この回路は，リチウム・イオン電池の電圧が変動すると，LED電流が大きく変動してしまう
リチウム・イオン電池の電圧をVLiとし，LEDに流す電流をILED，その電流が流れるときのLEDの電圧をVLEDとします．すると，LEDに直列に挿入する抵抗(R)は式1で計算することができます．ここで，ILEDを20mAとすると，Rは20Ωとなります．
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)ただし，この回路には2つの問題があります．1つ目は，LED電流のばらつきです．それぞれのLEDの順方向電圧がばらついた場合，LEDごとに流れる電流がばらついてしまいます．2つ目は，リチウム・イオン電池の電圧が変動すると，LED電流が大きく変動してしまうということです．リチウム・イオン電池の充電直後の電圧が4.1Vで，電池残量0と判定する電圧を3.2Vとすると，リチウム・イオン電池の電圧は，3.2Vから4.1Vまで変動することになります．
図4は，図3でリチウム・イオン電池の電圧が3.2Ｖから4.1Vまで変動したときの，LED電流をシミュレーションしたものです．LEDの電流は7.4mAから32.5mAまで大きく変動しています．
LED電流は，7.4mAから32.5mAまで大きく変動している
●LT3465を使用した白色LEDの点灯回路
図5は，LEDドライバICのLT3465を使用したLED点灯回路をシミュレーションするための回路です．
LEDが直列接続されているため，すべてのLED電流は同じになる．
4個のLEDが直列に接続されています．LEDを直列接続することにより，LEDの順方向電圧がばらついても，すべてのLEDの電流は同じになります．
LT3465は，昇圧回路として動作し，VOUT端子には昇圧された電圧が出力されます．そして，FB端子の電圧(VFB)が0.2Vとなるよう，VOUT端子の電圧をコントロールします．
FB端子とGND間に接続された抵抗(R1)にLED電流(ILED)が流れるため，ILEDは式2で表されます．図5の定数ではILEDは20mAとなります．
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)図6は，図5の回路でリチウム・イオン電池の電圧(VLi)を，3.2Vと4.1Vに変化させたときのLED電流のシミュレーション結果です．
VLiが3.2Vのときも4.1Vのときも，LED電流は約19.3mAとなっている
VLiが3.2Vのときも4.1Vのときも，LED電流は約19.3mAとなっており，リチウム・イオン電池の電圧が変動しても，LED電流は一定となっています．
●LEDの個数を変えたときの動作
図7は，LT3465を使用した白色LED点灯回路です．LEDの個数を変えたときの動作をシミュレーションします．
SW2をON/OFFさせ，LED4個点灯ときと，LED3個点灯時をシミュレーションする．
SW2がOFFでLEDを4個点灯させたときと，SW2がONで，LEDを3個点灯させたときの状態をシミュレーションします．LEDの電圧をVLED，個数をnとし，FB端子の電圧をVFBとすると，VOUT端子の電圧(VOUTn)は式3で表されます．
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)LT3465は，VFBが0.2Vになるよう，SW端子のオン・デューティ比を制御することで，式3が成立するよう，VOUTをコントロールします．式3を変形してLEDの電圧を求めると，式4になります．
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)そして「n=4」のときのOUT端子の電圧をVOUT4とすると「n=3」のときのOUT端子の電圧VOUT3は式5で計算することができます．
・・・・・・・・・・・・・・・(5)図8が図7の回路で，LEDの個数を変えたときの動作のシミュレーション結果です．
LEDの個数を変えてもLED電流は変わらず，VOUT端子の電圧は個数に対応して変化
上段がVOUT端子の電圧で，下段がLED電流です．それぞれ，青線が4個のLEDを点灯させたときの特性で，赤線がLEDを3個を点灯させたときの特性です．LEDの個数を変えてもLED電流は19.3mAで変わりません．LEDを4個点灯させたときのVOUT端子の電圧は13.3Vで，3個点灯させたときのVOUT端子の電圧は10.0Vとなっています．
●LT3465の調光機能をシミュレーションする
LT3465には，LEDの明るさをコントロールするための調光機能があります．図9はこの調光機能をシミュレーションするための回路です．CTRL端子の電圧を2Vから0Vまで変化させ，LED電流の変化をシミュレーションします．
CTRL端子の電圧を2Vから0Vまで変化させ，LED電流の変化をシミュレーションする．
図10が図9のLT3465の調光機能のシミュレーション結果です．
CTRL端子の電圧が1V以下になると，LED電流が減少していく．
上段がCTRL端子の電圧で，下段がLED電流です．CTRL端子の電圧が1V以下になると，CTRL端子の電圧低下に合わせてLED電流が減少しています．このように，CTRL端子の電圧によってLEDの明るさをコントロールすることができます．
以上，LEDドライバICのLT3465の動作について解説しました．LT3465の詳しい使い方については，LT3465の仕様書を参照してください．
◆参考・引用*文献
アナログ・デバイセズ：LT3465のデータシート
解説に使用しました，LTspiceの回路をダウンロードできます．
LTspice10_007.zip
●データ・ファイル内容
LED_VI.asc.asc：図2をシミュレーションするための回路
4LED_R.asc：図3の回路
LT3465_4LED.asc：図5の回路
LT3465_4LED_3LED.asc：図7の回路
LT3465_4LED_3LED.plt：図8のグラフを描画するためのPlot settinngsファイル
LT3465_4LED_dimm.asc：図7の回路
LT3465_4LED_dimm.plt：図8のグラフを描画するためのPlot settinngsファイル
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