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1、 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 1 PT4115概述 概述 PT4115 是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源， 用于驱动一颗或多颗串联 LED。PT4115 输入电压范围从 6 伏到30 伏，输出电流可调，最大可达 1.2 安培。根据不同的输入电压和外部器件，PT4115 可以驱动高达数十瓦的 LED。 PT4115 内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光。当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，PT4115进入极低工作电流的待机状态。 PT4115 采用 SOT89-5
2、封装和 ESOP8 封装。特点 特点 ? 极少的外部元器件 ? 很宽的输入电压范围：从 6V 到 30V ? 最大输出 1.2A 的电流 ? 复用 DIM 引脚进行 LED 开关、模拟调光和 PWM 调光 ? 5%的输出电流精度 ? LED 开路自然保护 ? 高达 97%的效率 ? 输出可调的恒流控制方法 ? 增强散热能力的 ESOP8 封装可用于大功率驱动 应用 应用 ? 低压 LED 射灯代替卤素灯 ? 车载 LED 灯 ? LED 备用灯 ? LED 信号灯 定购信息 定购信息 封装 封装 温度范围 温度范围 定购型号 定购型号 包装运输 包装运输 产品打印 产品打印 SOT89-5 -
3、40 oC 到 85 oC PT4115-89E Tape and Reel1000 units PT4115 xxxxxX ESOP8 -40 oC 到 85 oC PT4115-SOH Tape and Reel2500 units PT4115 xxxxxX Note: 典型应用电路 典型应用电路 xxxxxXAssembly Factory CodeLot Number 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 2 PT4115管脚 管脚 管脚描述 管脚描述 管脚号管脚号 管脚名称管脚名称 描述描述 1 SW 功率开关的漏端 2 GND 信号和功率地
4、 3 DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 4 CSN 电流采样端，采样电阻接在CSN和VIN端之间 5 VIN 电源输入端，必须就近接旁路电容 - Exposed PAD 散热端，内部接地，贴在 PCB 板上减小热阻 ESOP8 4,5 NC 无连接,接地或悬空 极限参数(注 1) 极限参数(注 1) 符号符号 参数参数 参数范围参数范围 单位单位 VIN 电源电压 -0.345 V SW 功率开关的漏端 -0.345 V CSN 电流采样端 (相对 VIN) +0.3(-6.0) V DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 -0.36 V ISW 功率开关输出电流 1.5 A PDM
5、AX 功耗(注 2) 1.5 W PTR 热阻, SOT89-5（JA） 45 oC /W PTR 热阻, ESOP-8（JA） 40 oC /W T工作结温范围 -40 to 150 oC -55 to 150 oC 2 kV 12345678PT4115CSNVINSWNCNCGNDPGNDADIMESOP8 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 3 PT4115推荐工作范围 推荐工作范围 符号符号 参数参数 参数范围参数范围 单位单位 VIN 电源电压 0 30 V TOPT 工作温度 -40 to +85 oC 注 1注 1：最大极限值是指超出该
6、工作范围，芯片有可能损坏。推荐工作范围是指在该范围内，器件功能正常，但并不完全保证满足个别性能指标。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数规范。对于未给定上下限值的参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了器件性能。 注 2：注 2：温度升高最大功耗一定会减小，这也是由TJMAX, JA,和环境温度TA所决定的。最大允许功耗为PDMAX = (TJMAX - TA)/ JA或是极限范围给出的数字中比较低的那个值。 注 3：注 3：人体模型，100pF 电容通过 1.5k 电阻放电。 电气参数(注 4, 5) 电气参数(注 4, 5) 无特别说明
7、VIN=12V, TA=25 oC 符号符号 参数参数 测试条件测试条件 最小值最小值典型值典型值 最大值最大值 单位单位 VIN 输入电压 6 30 V VUVLO 欠压保护 VIN下降 5.1 V VUVLO, HYS 欠压保护迟滞 VIN 上升 500 mV FSW 最大工作频率 1 MHz 电流采样电流采样 A 档 95 98 101 mV VCSN 平均采样电压 VIN- VCSNB 档 99 102 105 mV VCSN_hys 采样电压迟滞 15 % ICSN CSN管脚输入电流 VIN-VCSN=50mV 8 A 关断电流关断电流 IOFF 关断电流 VDIM 115mV时，
8、CS比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感（L）、电流采样电阻（RS）、LED和肖特基二极管（D），当(VIN-VCSN) 85mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为 RsRsIOUT/1 . 02115. 0085. 0=+= 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 5 PT4115高端电流采样结构使得外部元器件数量很少，采用 1%精度的采样电阻，LED 输出电流控制在5%的精度。 PT4115 可以在 DIM 管脚加 PWM 信号进行调光，DIM 管脚电压低于 0.3V 关断 LED 电流， 高于 2.5V 全部
9、打开 LED电流，PWM 调光的频率范围从 100Hz 到 20KHz 以上。当高电平在 0.5V 到 2.5V 之间，也可以调光，具体应用细节见后面应用说明。 DIM 管脚也可以通过外加直流电压(VDIM) 调小 LED 电流（模拟调光），最大 LED 电流由采样电阻 RS 决定。直流电压(VDIM) 的有效的调光范围是 0.5V 到 2.5V。当直流电压(VDIM)高于 2.5V， 输出 LED 电流保持恒定， 并由(0.1/RS)设定。LED 电流还可以通过 DIM 到地之间接一个电阻到进行调节，内部有一个上拉电阻（典型 200K 欧姆）接在内部稳压电压 5V 上，DIM 管脚的电压由内
10、部和外部的电阻分压决定。 DIM管脚在正常工作时可以浮空。当加在DIM上的电压低于0.3V时，内部功率开关关断，LED电流也降为零。关断期间，内部稳压电路保持待机工作，静态电流仅为95uA。 此外，为了保证可靠性，PT4115内部包含过热保护功能（TSD），封装含有散热PAD。过热保护功能在芯片过热（160）时保护芯片和系统，外部的散热PAD增强了芯片功耗，于是，PT4115能够安全地输出较大电流。PT4115还可以通过DIM管脚外接热敏电阻（NTC）到LED 附近，检测温度动态调节LED电流保护LED， 详见后面应用说明。 特性曲线 特性曲线 810121416182022242628307
11、5%80%85%90%95%100%EfficiencySupply Voltage Vin(V)Efficiency1,3 and 7 LEDsL=47uHRs=0.13ohm1LED3 LEDs7LEDs01234567890123456Vdim(V)Vdim vs Supply VinVdim vs Supply Voltage510152025304.54.64.74.84.95.05.15.25.35.45.5Vdim(V)Supply Voltage Vin(V)Vdim vs Supply Voltage 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Pag
12、e 6 PT4115特性曲线 （续） 特性曲线 （续） -40 -20020406080100 1205.005.055.105.155.205.255.30Vdim(V)Temperature(Deg C)Vdim vs Temperature -55-35-15525456585105 125909510010511011524V 1LED24V 3LED12V 1LEDVsense (V)Ambient TemperatureVoltage across Rcs(0.33ohm) vs Temperature12V 3LED51525350.30.40.50.60.70.80.91.0R
13、sw (ohm)Supply Voltage Vin(V)Rsw vs Supply Voltage -500501001500.30.40.50.60.70.80.91.0on Resostence(ohm)Ambient TemperatureSwitch on Resistance vs TempVin=12V0510152025300102030405060708090100110120 Supply Voltage Vin(V)Iin(uA)Shutdown Current vs Supply Voltage051015202530050100150200250Iin (uA)Sup
14、ply Voltage Vin(V)Supply Current vs Supply Voltage 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 7 PT4115特性曲线 （续） 特性曲线 （续） 0.00.20.40.60.81.00100200300400500600Output Current(uA)Dim Duty CycleOutput Current vs Dim Duty Cycle50KHz20KHz100Hz 0123450100200300400500600700800LED Current(uA)Dim Pin Voltage(V)LED
15、 Current vs VdimR=0.13ohmR=0.33ohm510152025301.101.121.141.161.181.201.221.247LEDs6LEDs5LEDs4LEDs3LEDs2LEDsOutput CurrentSupply Voltage(V)Output Current L=27uH Rcs=0.0825ohm 1LED51015202530-8%-7%-6%-5%-4%-3%-2%-1%0%1%2%3%7LEDs5LEDs6LEDs4LEDs3LEDsOutput Current DeviationSupply Voltge(V)Output Current
16、 L=27uH Rcs=0.0825ohm1LED2LEDs510152025300%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%7LEDs6LEDs5LEDs3LEDs4LEDs2LEDsDuty CycleSupply Voltage Vin(V)Duty Cycle L=27uH R=0.0825ohm1LED 51015202530010020030040050060070080090010007LEDs2LEDs3LEDs5LEDs6LEDs4LEDsSwitching Frequency(kHZ)Supply Voltage Vin(V)Switching Fre
17、quency L=27uH R=0.0825ohm1LED 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 8 PT4115特性曲线 （续） 特性曲线 （续） 510152025307107207307407507607707807908007LEDs3LEDs5LEDs2LEDs6LEDs4LEDsOutput Current(mA)Supply Voltage Vin(V)Output Current L=47uH Rcs=0.13ohm1LED51015202530-6%-4%-2%0%2%4%6%2LEDs4LEDs6LEDs7LEDs5LEDs3LEDs
18、1LEDOutput Current DeviationSupply Voltage(V)Output Current L=47uH Rcs=0.13ohm810121416182022242628300%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%7LEDs6LEDs5LEDs4LEDs3LEDsDuty CycleSupply Voltage Vin(V)Duty Cycle L=47uH Rcs=0.13ohm1LED2LEDs 8101214161820222426283001002003004005006007008009007LEDs6LEDs5LEDs4LEDs
19、3LEDs2LEDs1LEDSwitch Frequency(kHz)Supply Voltage Vin(V)Switch Frequency L=47uH Rcs=0.13ohm510152025302802852902953003053103153203257LEDs6LEDs5LEDs4LEDs1LED2LEDs3LEDsOutput CurrentSupply Voltage (V)Output Current L=100uH Rcs=0.33ohm 51015202530-6%-4%-2%0%2%4%6%8%7LEDs3LEDs6LEDs5LEDs4LEDs2LEDs1LEDOut
20、put Current DeviationSupply Voltage(V)Output Current L=100uH Rcs=0.33ohm 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 9 PT4115特性曲线 （续） 特性曲线 （续） 510152025300%10%20%30%40%50%60%70%80%90%7LEDs6LEDs5LEDs4LEDs3LEDsDuty CycleSupply Voltage Vin(V)Duty Cycle L=100uH R=0.33ohm1LED2LEDs 5101520253001002003004005006
21、0070080090010007LEDs6LEDs5LEDs4LEDs3LEDs2LEDs1LEDSwitch Frequency(kHz)Supply Voltage Vin(V)Switch Frequency L=100uH R=0.33ohm 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 10 PT4115应用说明 应用说明 通过外部电流采样电阻RS设定LED平均电流 通过外部电流采样电阻RS设定LED平均电流 LED的平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻RS决定： 0.1/OUTIRs= )082. 0(Rs 上述等式成立的前提是DIM端浮空或外加
22、DIM端电压高于2.5V（但必须低于5V）。实际上，RS是设定了LED的最大输出电流，通过DIM端，LED实际输出电流能够调小到任意值。 通过直流电压实现模拟调光通过直流电压实现模拟调光 DIM端可以外加一个直流电压(VDIM)调小LED输出电流，最大LED输出电流由（0.1/RS）设定，如图所示： LED 平均输出电流计算公式： RsVIDIMOUT=5 . 21 . 0)5 . 25 . 0(VVVDIM VDIM在)55 . 2(VVVDIM范围内LED保持100%电流等于0.1/OUTIRs= 通过通过PWM信号实现调光信号实现调光 LED的最大平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻
23、RS决定， 通过在DIM管脚加入可变占空比的PWM信号可以调小输出电流以实现调光，计算方法如下所示： RsDIOUT=1 . 0)55 . 2%,1000(VVVDpulse 如果高电平小于2.5V，则 RsDVIpulseOUT=5 . 21 . 0 )5 . 25 . 0%,1000(VVVDpulse1A 27-47uH 0.8AIout1A 33-82uH 0.4AIout0.8A 47-100uH Iout0.4A 68-220uH 大于输出电流1.3-1.5 倍 以CoilCraft为例，可以选择以下型号电感: Part No. L (uH) DCR () ISAT (A) Man
24、ufacturer MSS1038-333 27 0.0892.48 MSS1038-333 33 0.0932.3 MSS1038-473 47 0.1282 MSS1038-683 68 0.2131.6 MSS1038-104 100 0.3041.3 CoilCraft 电感的选型还应注意满足PT4115应用的最大工作频率的SPEC范围。 下列公式可为你的应用提供参考： SW On时间 )(swavgLEDINONRrLRsIVVILT+= SW Off时间 )(rLRsIVVILTavgDLEDOFF+= 这里: L 电感感值(H) rL 电感寄生阻抗 () RS 限流电阻阻值 ()
25、 Iavg LED平均电流(A) I 电感纹波电流 峰峰值(A) 设置为 0.3 x Iavg VIN 输入电压 (V) VLED 总的LED导通压降 (V) RSW 开关管导通阻抗 () 0.6典型值 VD 正向导通压降 (V) 选取二极管选取二极管 为了保证最大的效率以及性能，二极管（D）应选择快速恢复、低正向压降、低寄生电容、低漏电的肖特基二极管，电流能力以及耐压视具体的应用而定，但应保持30%的余量，有助于稳定可靠的工作。 另外值得注意的一点是应考虑温度高于85C时肖特基的反向漏电流。过高的漏电会导致增加系统的功率耗散。 AC12V整流二极管（D）一定要选用低压降的肖特基二极管，以降低
26、自身功率耗散。 以下网页可以为您的选型提供帮助: 降低输出纹波降低输出纹波 如果需要减少输出电流纹波，一个最有效的方法即在LED的两端并联一个电容，连接方式如图所示: 1uF的电容可以使输出纹波减少大约1/3。适当的增大输出 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 12 PT4115电容可以抑制更多的纹波. 需要注意的是输出电容不会影响系统的工作频率和效率，但是会影响系统启动延时以及调光频率。 低输入电压下工作注意事项低输入电压下工作注意事项 系统在输入电压低于VUVLO时IC内部的功率开关管处于关断状态，直到输入电压高于（VUVLO500mV）系统才
27、会正常启动。但是有一种特殊情况即输入电压虽然高于（VUVLO500mV），但是过于接近输出电压，会导致系统长时间工作在高占空比的状态，特别是低输入电压（比如小于10V），功率耗散也会增大。长时间工作的情况下，有可能导致IC过热保护（过热保护详见后续说明）。在实际应用中，适当的保持输入输出电压的压差是非常必要的。在工作状态下，输入电压降至VUVLO以下时，内部开关管会关闭，系统停止输出。 需要注意的是输入电压过低通常会导致较多的功率耗散，因而会降低整个系统的效率。 散热注意事项散热注意事项 当系统工作的环境温度较高时，以及驱动大电流负载时，必须要注意避免系统达到功率极限。下图列出了 PT4115
28、额定功率与温度的对应关系。 在实际应用中，要求达到每 25mm2 的 PCB 大约需要 1oz 敷铜的电流密度以有利于散热。 PCB 铜箔与 PT4115 的散热 PAD 和 GND 的接触面积面积要尽可能大，有利于散热。 -40-20020406080100 120 14002004006008001000120014001600Power(mW)Ambient TemperatureMax. Power Disspation 需要注意的是选择了不恰当的电感，以及开关转换点存在过大的寄生电容会导致系统效率的降低。当由于器件发热限制驱动功率时，推荐选用 ESOP8 封装，因为在同等条件下 ES
29、OP8 封装具有更好的散热能力。 负载电流的热补偿负载电流的热补偿 高亮度 LED 有时需要提供温度补偿电流以保证可靠稳定的工作，这些 LED 通常被设计在驱动板之外。 PT4115 的内部温度补偿电路已将输出电流达到尽可能的稳定。PT4115 还可以通过 DIM 管脚外接热敏电阻（NTC）或者二极管（负温度系数）到 LED 附近，检测 LED 温度动态调节 LED 电流以保护 LED。随着温度升高，DIM 端电压降低， 从而降低 LED 输出电流， 实现系统的温度补偿。 IC过热保护(TSD) IC过热保护(TSD) PT4115 内部设置了过温保护功能（TSD）,以保证系统稳定可靠的工作。
30、当 IC 芯片温度超出 160，IC 即会进入TSD 保护状态并停止电流输出，而当温度低于 140 时，IC即会重新恢复至工作状态。 PCB布板的注意事项 PCB布板的注意事项 合理的 PCB 布局 对于最大程度保证系统稳定性以及低噪声来说很重要。 使用多层 PCB 板是避免噪声干扰的一种很有效的办法。为了有效减小电流回路的噪声，输入旁路电容应当另行接地。 PCB铜箔与PT4115的散热PAD和 GND的接触面积面积要尽可能大，以利散热。 SW端 SW 端处在快速开关的节点，所以 PCB 走线应当尽可能的短，另外芯片的 GND 端应保持尽量良好的接地。 电感、电流采样电阻 布板中要注意的电感应
31、当距离相应管脚尽可能的近一些，否则会影响整个系统的效率。另外一个需要注意的事项是尽量减小 RS 两端走线引起的寄生电阻，以保证采样电流的准确。 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 13 PT4115典型应用电路 典型应用电路 PT4115PT4115VINCSNSWDIMGNDRSLCINVIND100uH100uFAC12-18VDC6-30V0.286LED1W 图表 1 ：1W 射灯应用 PT4115PT4115VINCSNSWDIMGNDRSLCINVIND68uH100uFAC12-18VDC6-30V0.286LED1W 图表 2：3W 射
32、灯应用 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 14 PT4115典型应用电路（续）典型应用电路（续） 图表 3 可用于生产的 DEMO 板 J TSTG 储存温度范围 ESD (注 3) 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 15 PT4115封装信息 封装信息 SOT89-5 封装封装 MILLIMETERSINCHES SYMBOL MIN MAX MIN MAX A 1.400 1.600 0.055 0.063 b 0.320 0.520 0.013 0.020 b1 0.360 0.560 0.014 0
33、.022 c 0.350 0.440 0.014 0.017 D 4.400 4.600 0.173 0.181 D1 1.400. 1.800 0.055 0.071 E 2.300 2.600 0.091 0.102 E1 3.940 4.250 0.155 0.167 e 1.500 TYP. 0.060 TYP. e1 2.900 3.100 0.114 0.122 L 0.900 1.100 0.035 0.043 DD1b1bee1LE1E AcJ TSTG 储存温度范围 ESD (注 3) 30V/1.2A、高调光比、高调光比 LED 恒流驱动器恒流驱动器 Page 16 PT4
34、115封装信息 封装信息 ESOP-8 封装封装 DIMENSIONS IN MILLIMETERSDIMENSIONS IN INCHES SYMBOL MIN MAX MIN MAX A 1.350 1.750 0.053 0.069 A1 0.050 0.150 0.004 0.010 A2 1.350 1.550 0.053 0.061 b 0.330 0.510 0.013 0.020 c 0.170 0.250 0.006 0.010 D 4.700 5.100 0.185 0.200 D1 3.202 3.402 0.126 0.134 E 3.800 4.000 0.150 0.157 E1 5.800 6.200 0.228 0.244 E2 2.313 2.513 0.091 0.099 e 1.270(BSC) 0.050(BSC) L 0.400 1.270 0.016 0.050 0 8 0 8 J TSTG 储存温度范围 ESD (注 3)
