50V/1.5A 、高亮度LED恒流驱动器PT4115EE89E

PT4115EE89E 中文应用说明.pdf

PT4115EE89E概述

PT4115EE89E是一款工作在连续电感电流导通模式的降压型恒流驱动芯片，用于驱动一颗或多颗串联LED，输出电流精度高达3%。PT4115EE89E输入电压范围从6V到50V，输出电流可调最大可达1.5A。其采用高端电流采样电阻设置LED平均电流，并通过DIM引脚进行模拟调光和PWM调光。

PT4115EE89E采用SOT89-5封装。

PT4115EE89E特点

●极少的外部元器件

●很宽的输入电压范围：从6V到50V

●最大输出1.5A的电流

●复用DIM引脚进行LED开关、模拟调光与PWM调光

●±3%的输出电流精度

●输出可调的恒流控制方法

●高达97%的效率

●RCS开路保护

●LED开路保护

●热关断保护

●SOT89-5封装

PT4115EE89E应用

●Mr16 应用系统

●车载LED灯

●LED备用灯

●LED信号灯

●SELV照明

●液晶电视背光

PT4115EE89E定购信息

PT4115EE89E典型应用电路

PT4115EE89E引脚定义

PT4115EE89E工作原理描述

      PT4115EE89E和电感（L）、电流采样电阻（RS）形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流LED驱动器。 VIN上电时，电感（L）和电流采样电阻（RS）的初始电流为零，LED输出电流也为零。这时候，CS比较器的输出为高，功率开关导通，电流通过电感（L）、电流采样电阻（RS）、LED和功率开关从VIN流到地，电流上升的斜率由VIN、电感（L）和LED压降决定，在RS上产生一个压差VCSN， 当(VIN-VCSN)  >  230mV时，CS比较器的输出变低，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) < 170mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为

上述等式成立的前提是DIM端悬空或外加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。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±3%的精度。薄膜贴片电阻按照额定功率的70%降额使用，例如输出电流1A，采样电阻建议使用两个1/4W、1206的0.33Ω与0.47Ω并联。

PT4115EE89E应用说明

     续流二极管的选择

为了保证最高的效率以及性能，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85°C时肖特基的反向漏电流。过高的漏电会增加系统的功率耗散。

AC24V整流二极管（D）一定要选用低压降的肖特基二极管，以降低自身功率耗散。

  输入电容C1的选择

输入电容需要吸收输入端的开关电流，要求承受充足的纹波电流有效值。输入电容的纹波电流有效值I_C1可按如下公式计算：

当输入电压是输出电压的2倍时，IC1最大，为I_OUT/2。因此，推荐选择纹波电流有效值大于输出电流的1/2，典型耐压值为50V，容值≥22μF，X7R或者更高等级的瓷片电容。

  电感L1的选择

  选择电感时，需要考虑以下方面：

1. 选择较低的电感值会提高开关频率，增大开关损耗。大部分应用建议选择开关频率在100kHz至500kHz（典型值200KHz），建议纹波电流选取大约为开关电流峰值的30%，则对应的电感L1可通过以下公式计算：

其中f_SW为开关频率，ILED为LED输出电流。

  2. 输出电流为I_OUT时，选择的电感的额定饱和电流值大于电感的峰值电流，至少留有30%的裕量即I_SAT=1.3I_LP。电感的峰值电流I_LP可按如下公式计算：

I_OUT为LED输出电流。

  3. 在开关频率较高时，电感的DCR内阻和磁心损耗必须足够低才能实现要求的效率指标。建议选择一个DCR内阻小于50mΩ 电感来实现高的总效率。

  PT4115EE89E的输出电容C2的选择

对应大部分应用，可不使用输出电容。如果需要减少输出电流纹波，一个最有效的方法即在LED的两端并联一个容2.2μF的电容可满足大部分需求。适当的增大输出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。

  PT4115EE89E 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（0.2/RS）设定。

  LED平均输出电流计算公式：

VDIM在(2.5V≤V_DIM≤5V)范围内LED保持100%电流等于I_OUT=0.2V/R_s

  PT4115EE89E PWM调光

  LED的最大平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻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：

通过PWM调光，LED的输出电流可以从0%到100%变化。LED的亮度是由PWM信号的占空比决定的。例如PWM信号25%占空比，LED的平均电流为(0.2/RS)的25%。建议设置PWM调光频率在100Hz以上，以避免人的眼睛可以看到LED的闪烁。PWM调光比模拟调光的优势在于不改变LED的色度。PT4115EE89E调光频率最高可达20kHz.  

  PT4115EE89E电路的软启动

输出电流很大且输入电压源输出电流能力有限时,可通过在DIM接入一个外部电容C6至GND，使得启动时DIM端电压缓慢上升，这样LED的电流也缓慢上升，从而实现软启动同时可避免输入电压源被限流。建议电容值选取0.47µF的0805瓷片电容,在电容两端加肖特基二极管到VIN加速电容放电可解决连续开关机IC无法正常启动的情况。

 PT4115EE89E LED驱动IC过热保护

PT4115E内部设置了过温保护功能（TSD）,以保证系统稳定可靠的工作。当IC芯片温度超出150℃，IC即会进入TSD保护状态并停止电流输出，而当温度低于130时，IC即会重新恢复至正常工作状态。

  PT4115EE89E驱动电路PCB Layout注意事项

合理的PCB布局设计对实现芯片的稳定工作是至关重要的。

 1.  当输入电容离芯片的VIN引脚水平距离很远时，寄生电感会较大，上电过程中较大di/d在寄生电感上产生的噪声会影响芯片的采样，致IC工作出现异常。避免上述问题，需在靠近芯片VIN引脚至GND并联一个0.1µF的瓷片电容。

错误的PCB Layout示意图1：

正确的PCB Layout示意图2：

较好的PCB Layout示意图3：

2.电流采样电阻Rs尽可能靠近芯片VIN与CSN引脚以减小电流采样误差；

3.电流环路，包括输入电容、采样电阻、电感、肖特基二极管，应尽可能短；

4.为了有效地减小电流环路的噪声，输入旁路电容建议单点接地。输入电容C1的地与MOS管Q1的地均为功率地，芯片U1的地为信号地，正确的做法是“MOS管Q1的地先与输入电容C1的地连接然后再由输入电容的单点地连接至芯片U1的地”。

示意图如下：

5.MOS 管的DRAIN端是开关节点，走线尽可能短且远离芯片，以减小电感的辐射。

TPT4115EE89E PCB Layout参考图

  PT4115EE89E电路设计散热注意事项

  当系统工作的环境温度较高及驱动大电流负载时，必须要注意避免系统达到功率极限。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。若PCB板允许，请尽量多敷铜，并连接至电源的GND，以吸收电感的干扰，也有利于散热。

 PT4115EE89E驱动电路应用注意事项

 1、输出负载使用电子负载的CV模式时，由于电子负载响应速度较慢，当无输出电容或输出电容较小时，PT4115EE89E会出现工作异常。改善的措施：加大输出电容，延长启动时间，当启动时间大于电子负载响应时间时，PT4115EE89E在CV模式下也能正常工作。

 2、测试PT4115EE89E开关机及动态性能时，输出负载务必采用LED灯。