PT4115 LED恒流驅(qū)動器 PT4115的應(yīng)用說明
LED恒流驅(qū)動器 PT4115的引腳圖：
LED恒流驅(qū)動器 PT4115的描述：
PT4115 是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動一顆或多顆串聯(lián)LED。PT4115 輸入電壓范圍從8伏到30伏，輸出電流可調(diào)，最大可達(dá)1.2安培。根據(jù)不同的輸入電壓和外部器件，PT4115可以驅(qū)動高達(dá)數(shù)十瓦的LED。PT4115內(nèi)置功率開關(guān)，采用高端電流采樣設(shè)置LED平均電流，并通過DIM引腳可以接受模擬調(diào)光和很寬范圍的PWM調(diào)光。當(dāng)DIM的電壓低于0.3伏時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷，PT4115進(jìn)入極低工作電流的待機(jī)狀態(tài)。
PT4115采用SOT89-5和ESOP8封裝。
LED恒流驅(qū)動器 PT4115的應(yīng)用：
低壓LED射燈代替鹵素?zé)?/span>
車載LED燈
LED備用燈
LED信號燈
LED恒流驅(qū)動器 PT4115的典型應(yīng)用電路：
LED恒流驅(qū)動器 PT4115的應(yīng)用說明：
通過外部電流采樣電阻RS設(shè)定LED平均電流
LED的平均電流由連接在VIN和CSN兩端的電阻RS決定
上述等式成立的前提是DIM端浮空或外加DIM端電壓高于2.5V（但必須低于5V）。實(shí)際上，RS是設(shè)定了LED的最大輸出電流，通過DIM端，LED實(shí)際輸出電流能夠調(diào)小到任意值。
通過直流電壓實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)光
DIM端可以外加一個(gè)直流電壓(VDIM)調(diào)小LED輸出電流，最大LED輸出電流由（0.1/RS）設(shè)定，如圖所示：
LED 平均輸出電流計(jì)算公式：
VDIM在 (2.5V ≤ VDIM ≤5V ) 范圍內(nèi)LED保持100%電流等于 IOUT=0.1/Rs
通過PWM信號實(shí)現(xiàn)調(diào)光
LED的最大平均電流由連接在VIN和CSN兩端的電阻RS決定，通過在DIM管腳加入可變占空比的PWM信號可以調(diào)小輸出電流以實(shí)現(xiàn)調(diào)光，計(jì)算方法如下所示：
(0≤D≤100%,2.5V＜Vpulse＜5V )
如果高電平小于2.5V，則
(0≤D≤100%,0.5V＜Vpulse＜2.5V )
通過PWM調(diào)光，LED的輸出電流可以從0%到100%變化。LED的亮度是由PWM信號的占空比決定的。例如PWM信號25%占空比，LED的平均電流為(0.1/RS)的25%。建議設(shè)置PWM調(diào)光頻率在100Hz以上，以避免人的眼睛可以看到LED的閃爍。PWM調(diào)光比模擬調(diào)光的優(yōu)勢在于不改變LED的色度。PT4115調(diào)光頻率最高可超過20kHz。
關(guān)斷模式
通過在DIM端接入0.3V以下的電壓，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)斷，通常情況下，系統(tǒng)的靜態(tài)電流保持在95μA以下。
軟啟動模式：
通過在DIM接入一個(gè)外部電容，使得啟動時(shí)DIM端電壓緩慢上升，這樣LED的電流也緩慢上升，從而實(shí)現(xiàn)軟啟動。通常情況下，軟啟動時(shí)間和外接電容的關(guān)系大約為0.8ms/nF。
LED開路
PT4115具有內(nèi)在開路保護(hù)功能，負(fù)載一旦開路，芯片的SW處于懸空狀態(tài)，芯片將被設(shè)置于安全的低功率模式，因此LED負(fù)載開路時(shí)LED和芯片都是安全的。負(fù)載重新連接后進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。
旁路電容
在電源輸入必須就近接一個(gè)低等效串聯(lián)電阻（ESR）的旁路電容，ESR越大，效率損失會變大。該旁路電容要能承受較大的峰值電流，并能使電源的輸入電流平均，減小對輸入電源的沖擊。直流輸入時(shí)，該旁路電容的最小值為4.7uF，在交流輸入或低電壓輸入，旁路電容需要100uF的鉭電容或類似電容。該旁路電容盡可能靠近芯片的輸入管腳。
選取電感
PT4115推薦使用的電感參數(shù)范圍為27uH ~ 100uH。電感的飽和電流必須要比輸出電流高30%到50%。LED輸出電流越小，建議采用的電感值越大。在電流能力滿足要求的前提下，希望電感取得大一些，這樣恒流的效果會更好一些。電感器在布板時(shí)請盡量靠近VIN和SW，以避免寄生電阻所造成的效率損失。
下表給出電感選擇建儀：
以CoilCraft為例，可以選擇以下型號電感：
電感的選型還應(yīng)注意滿足PT4115應(yīng)用的最大工作頻率的SPEC范圍。
下列公式可為你的應(yīng)用提供參考：
SW‘On’時(shí)間
SW‘Off’時(shí)間
這里：
L：電感感知(H)
rL：電感寄生阻抗(Ω)
Rs：限流電阻阻值(Ω)
Iavg：LED平均電流(A)
△I：電感紋波電流 峰峰值(A){設(shè)置為 0.3 x Iavg}
VIN：輸入電壓(V)
VLED：總的 LED 導(dǎo)通壓降(V)
RSW：開關(guān)管導(dǎo)通阻抗(Ω){0.6Ω典型值}
VD：正向?qū)▔航?V)
選取二極管
為了保證最大的效率以及性能，二極管（D）應(yīng)選擇快速恢復(fù)、低正向壓降、低寄生電容、低漏電的肖特基二極管，電流能力以及耐壓視具體的應(yīng)用而定，但應(yīng)保持30%的余量，有助于穩(wěn)定可靠的工作。
另外值得注意的一點(diǎn)是應(yīng)考慮溫度高于85°C時(shí)肖特基的反向漏電流。過高的漏電會導(dǎo)致增加系統(tǒng)的功率耗散。AC12V整流二極管（D）一定要選用低壓降的肖特基二極管，以降低自身功率耗散。
降低輸出紋波
如果需要減少輸出電流紋波，一個(gè)最有效的方法即在LED的兩端并聯(lián)一個(gè)電容，連接方式如圖所示：
1uF的電容可以使輸出紋波減少大約1/3。適當(dāng)?shù)脑龃筝敵鲭娙菘梢砸种聘嗟募y波. 需要注意的是輸出電容不會影響系統(tǒng)的工作頻率和效率，但是會影響系統(tǒng)啟動延時(shí)以及調(diào)光頻率。
低輸入電壓下工作注意事項(xiàng)
系統(tǒng)在輸入電壓低于VUVLO時(shí)IC內(nèi)部的功率開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，直到輸入電壓高于（VUVLO＋500mV）系統(tǒng)才會正常啟動。但是有一種特殊情況即輸入電壓雖然高于（VUVLO＋500mV），但是過于接近輸出電壓，會導(dǎo)致系統(tǒng)長時(shí)間工作在高占空比的狀態(tài)，特別是低輸入電壓（比如小于10V），功率耗散也會增大。長時(shí)間工作的情況下，有可能導(dǎo)致IC過熱保護(hù)（過熱保護(hù)詳見后續(xù)說明）。在實(shí)際應(yīng)用中，適當(dāng)?shù)谋３州斎胼敵鲭妷旱膲翰钍欠浅１匾?。在工作狀態(tài)下，輸入電壓降至VUVLO以下時(shí)，內(nèi)部開關(guān)管會關(guān)閉，系統(tǒng)停止輸出。
需要注意的是輸入電壓過低通常會導(dǎo)致較多的功率耗散，因而會降低整個(gè)系統(tǒng)的效率。
散熱注意事項(xiàng)
當(dāng)系統(tǒng)工作的環(huán)境溫度較高時(shí)，以及驅(qū)動大電流負(fù)載時(shí)，必須要注意避免系統(tǒng)達(dá)到功率極限。下圖列出了 PT4115額定功率與溫度的對應(yīng)關(guān)系。 在實(shí)際應(yīng)用中，要求達(dá)到每 25mm2 的 PCB 大約需要 1oz 敷銅的電流密度以有利于散熱。PCB 銅箔與 PT4115 的散熱 PAD 和 GND 的接觸面積面積要盡可能大，有利于散熱。
需要注意的是選擇了不恰當(dāng)?shù)碾姼?，以及開關(guān)轉(zhuǎn)換點(diǎn)存在過大的寄生電容會導(dǎo)致系統(tǒng)效率的降低。當(dāng)由于器件發(fā)熱限制驅(qū)動功率時(shí)，推薦選用 ESOP8 封裝，因?yàn)樵谕葪l件下 ESOP8 封裝具有更好的散熱能力。
負(fù)載電流的熱補(bǔ)償
高亮度 LED 有時(shí)需要提供溫度補(bǔ)償電流以保證可靠穩(wěn)定的工作，這些 LED 通常被設(shè)計(jì)在驅(qū)動板之外。PT4115 的內(nèi)部溫度補(bǔ)償電路已將輸出電流達(dá)到盡可能的穩(wěn)定。PT4115 還可以通過 DIM 管腳外接熱敏電阻（NTC）或者二極管（負(fù)溫度系數(shù)）到 LED 附近，檢測 LED 溫度動態(tài)調(diào)節(jié) LED 電流以保護(hù) LED。隨著溫度升高，DIM 端電壓降低，從而降低 LED 輸出電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償。
IC過熱保護(hù)(TSD)
PT4115 內(nèi)部設(shè)置了過溫保護(hù)功能（TSD）,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。當(dāng) IC 芯片溫度超出 160℃，IC 即會進(jìn)入TSD 保護(hù)狀態(tài)并停止電流輸出，而當(dāng)溫度低于 140 時(shí)，IC即會重新恢復(fù)至工作狀態(tài)。
PCB布板的注意事項(xiàng)
合理的 PCB 布局 對于最大程度保證系統(tǒng)穩(wěn)定性以及低噪聲來說很重要。使用多層 PCB 板是避免噪聲干擾的一種很有效的辦法。為了有效減小電流回路的噪聲，輸入旁路電容應(yīng)當(dāng)另行接地。PCB銅箔與PT4115的散熱PAD和 GND的接觸面積面積要盡可能大，以利散熱。
SW端
SW 端處在快速開關(guān)的節(jié)點(diǎn)，所以 PCB 走線應(yīng)當(dāng)盡可能的短，另外芯片的 GND 端應(yīng)保持盡量良好的接地。
電感、電流采樣電阻
布板中要注意的電感應(yīng)當(dāng)距離相應(yīng)管腳盡可能的近一些，否則會影響整個(gè)系統(tǒng)的效率。另外一個(gè)需要注意的事項(xiàng)是盡量減小 RS 兩端走線引起的寄生電阻，以保證采樣電流的準(zhǔn)確。
典型應(yīng)用電路
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PT4115 LED恒流驅(qū)動器 PT4115 降壓恒流源
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