高端电流检测同步降压LED 恒流驱动器OC5501

车灯驱动芯片OC5501概述

  OC5501 是一款高端电流检测同步降 压型高精度高亮度 LED 恒流驱动控制器。

  OC5501 通过一个外接电阻设定输出 电流，最大输出电流可达5A；电流精度 ±3%；并可以通过ADJ 引脚实现PWM 调光或线性调光。系统采用电感电流滞环控制方式，对 负载瞬变具有非常快的响应，对输入电压 具有高的抑制比；其电感电流纹波为20%，且最高工作频率可达1MHz。

  OC5501 适合宽输入电压范围的应用，其输入电压范围从5.5V 到36V。
  OC5501 内置过温保护电路，当芯片达到过温保护点，系统立即进入过温保护 模式，将降低输入电流以提高系统可靠性。

  OC5501 特别内置了一个 LDO，其输 出电压为5V，最大可提供5mA 电流输出。

  OC5501 采用MSOP10 封装。

车灯驱动芯片OC5501特点

◆宽输入电压:5.5V-36V

◆高效率：最高达97%

◆驱动电流大，最大可达 6A 的电流

◆高端电流检测，高输出电流精度

◆同步整流，无二极管，高温下系统更加稳定

◆ADJ 脚 PWM 调光和线性调光，最大辉度控制频率：5KHz  

◆最高工作频率：1MHz

◆滞环控制，无需环路补偿 ，电流精度：±3%

◆专利的低压差防输出电流上冲，低压差工作时，可保持高稳定性

◆器件温升低，比异步方式效率高，比常规非同步大电流效率高3%~4%左右@Io=4A

◆专利的智能过温保护模式

◆完善的多重保护，开路/短路保护等，可靠性高

◆内置LDO，可供5V/5mA输出电流
◆MSOP10 封装

车灯驱动芯片OC5501应用领域

◆LED 备用灯，信号灯 ,建筑、工业、环境照明

◆低压 LED 射灯代替卤素灯

◆汽车照明

车灯驱动芯片OC5501典型应用电路图

车灯驱动芯片OC5501封装及管脚分配

车灯驱动芯片OC5501管脚描述

车灯驱动芯片OC5501内部电路方框图

车灯驱动芯片OC5501极限参数

注 ：极限参数是指超过上表中规定的工作范围可能会导致器件损坏。而工作在以上极限条件下可能会影响器 件的可靠性。

芯片极限参数说明：
a）芯片采用 CMOS 工艺，5V为标准VDD引脚电压，极限值为7V电压。Vin极限耐压为 40V；
b）VDD 为 LDO 的输出口，极限输出电流为5mA，可给单片机供电，但是单片机的工作电流需要小于5mA；
c) 芯片极限焊接温度为 240℃（时间小于 30S）。

车灯驱动芯片OC5501工作原理

OC5501 是一款基于高端电流检测的同步降压型高精度高亮度 LED 恒流驱动控制器。系 统通过一个外接电阻设定输出电流，最大输出电流可达5A；电流检测精度高达±3%；外围仅 需很少的元件。

系统上电后，定义差值：

通过典型应用可以看到，负载 LED 上的电流与电感 L 电流以及电阻R_CS 上的电流相等。 上电后，电感电流不能突变，故电阻R_CS 上的电流为零，于是差值△v 亦为零；此差值输入到 芯片内部，与基准电压（220mV）比较后，使得功率开关管开启。于是V_IN 通过电阻R_CS，电 感 L，负载 LED 以及功率开关管到地形成通路，电感 L 储存能量，其电流逐渐升高。

当电感电流达到：

此时，功率开关管关断；之后，差值△v 输入到芯片内部，与基准电压（180mV）比较后， 使得功率开关管保持关断状态。由于电感电流的持续性，电感电流便通过负载 LED 及续流二 极管 D，电阻R_CS 释放能量，其电流逐渐下降。

当电感电流达到：

  此时，功率管开启；系统进入下一个周期循环。

  此系统对于电感电流的控制模式称为电感电流滞环控制模式，其对负载瞬变具有非常快的响应，对输入电压具有高的抑制比，其电感电流纹波为20%。

OC5501的电流取样电阻选择

系统稳定后，可假设负载 LED 上的电压稳定，于是可近似认为电感电流呈线性变化。 故由前面叙述可知，电流取样电阻 R_CS 上的电流与负载 LED 上电流相等，于是电阻 R_CS的取值决定了负载电流的大小。

OC5501驱动芯片的电感选择

电感值的大小决定系统工作频率。稳定时，假设负载 LED 电压为 V_LED，输入电压V_IN，电感电流纹波0.2*I_LED，则功率管导通时间：

功率管关断时间：

 由(5)(6)可得系统工作频率

OC5501驱动芯片的辉度控制

ADJ 引脚是辉度控制输入端。ADJ 脚电压低于0.3V 关断 LED 电流，高于2.5V 则全部 打开 LED 电流，PWM 调光的频率范围从100Hz 到20KHz 以上。为保证辉度控制的线性一 致性，建议其最大辉度控制频率低于5KHz。如果不需要辉度控制功能则将ADJ 端与LDO 的输出端VDD 短接。

ADJ 管脚也可以通过外加直流电压V_ADJ 实现模拟调光，最大 LED 电流由采样电阻R_CS 决定。直流电压V_ADJ 的有效调光范围是0.5V 到2.5V。当直流电压V_ADJ 高于2.5V，输出 LED 电流保持恒定。

在 LED 恒流方案中，经常会有 PWM 的需要，调节 LED灯的亮度或者颜色而PWM调光信号的频率， 在使用中需要注意。

 a)PWM 的信号在接传输到 ADJ 引脚，由于芯片内部运放、检测和驱动需要建立时间，所以 在 MCU发出 PWM 信号，到 ADJ接收到信号并且芯片做出相应的比例调节时，有一定的延 迟时间，而这段延迟时间可能会造成 PWM 调节比例上的差别，PWM 信号的频率越高，延 迟时间相对在开关工作周期内占的比重会越大，正常调光信号对应的输出电流比例应为 1:1 的比例关系

为保证调光的线性度和调光比，需要满足FDRV：FPWM＞50:1，假设芯片DRV的工作频率为100K，PWM 信号频率为 1K，100:1＞50:1满足条件，这样在 PWM 信号为高时，50%占空比，芯片有 50 个完整的开关周期，这样，才能保证输出电流比例和 PWM 占空比信号比例保持基本一致， 和上图会基本吻合，默认调光频率设置在 200Hz-10KHz，爆闪功能调光频率在 6-10Hz。

 b)通常 PWM 调光的接线电路：

控制器输出的 PWM 信号串入一个电阻100 欧，在接到ADJ引脚，ADJ对VSS接一个3K下拉电阻。 在此需要注意

①、OC5501的 ADJ 引脚内部上拉500K 电阻。因此，对于使用MCU一类的驱动IC，由于 MCU 在上电瞬间会有一个持续达数ms 的上电复位时期，而此时 I/O 口通常处于不确定的悬浮态。 由于 OC5501只需要＞2.5V 即判断为高电平，因而当 I/O口处于不确定态时，特别需要一个下 拉或上拉，来确保 OC5501在这段时间确定工作在某个状态。否则，在那些Vin 输入电压特别 高的情形下，容易因为数 ms 时间的不确定态，烧毁 LED 灯串。因而，在使用 MCU 调光时，我 们不建议客户使用如下电路：

② 、关于 PWM 信号的串联限流电阻器 R1。

一般情况下，该电阻器 R1 是不需要的。特别是很多 MCU 与 OC5501 是接近电压值，甚至是同一个电压供电的情况下（譬如共同由某个 LDO 输出的 5.5V）。但是在某些情况下，这需要 增加串联电阻器。

  当 MCU 采用比 OC5501更高的供电电压时，这就需要使用R1串联限流电阻器。由于OC5501的 ADJ 引脚是一个高阻抗输入引脚 ，并不会吸入大电流。但是，一般来说，芯片内部引脚对VDD均会有个反向的ESD二极管，若芯片VDD除外的其他引脚电压超过VDD达到-0.3V以上，则内 部 ESD 二极管会导通，继而损坏芯片内部电路，造成不可逆的损伤。所以在使用过程中，若 PWM 信号电压高电平电压超过VDD时，为保证OC5501稳定工作。为此，需要串入一个 100欧 的 R1 来避免此问题。

芯片 ADJ 电压在 2.5V 以上达到全亮电流Io=0.2/Rcs，在0.3V以内输出为低，关闭输出电流。在加入 PWM 信号后，

OC5501驱动芯片外扩MOS管选择

MOS 管的耐压值应高过最大输入工作电压。选择导通电阻小的MOS 管有助于提高转换 效率。在TON 期间低端MOSFET 导通，电感电流从输入电压VIN 经电流检测电阻、LED、 电感到低端MOSFET 回到系统地；在TOFF 期间高端MOSFET(即同步管)导通，电感电流从 输入电压VIN 经电流检测电阻、LED、电感到高端MOSFET 回到输入电容。

OC5501的 LDO 输出口电压为 5.5V，由于 MOS 管在 导通时的内阻和 Vgs 电压有关系，而 OC5501中 MOS 管的驱动电压 Vgs=VDD 电压，为

了保证能使 MOS 在导通过程中，导通内阻小，MOS 管的损耗小，达到提高效率，建议使用 外扩的 MOS 管选择 VGS(th)-MAX＜3V，且结电容 Ciss＜1000pF 参数的MOS 管，使用不符合要求的MOS管会导致MOS管开启不了，造成损坏。并且在芯片 DRVL 到下管 NMOS 的 G 极驱动需要串联 10-20R 驱动电阻。

       
推荐使用如我司代理的MOS：
CS21N06A4（21A/60V,结容值CISS＝504PF）,CS25N06C4（25A/60V,结容值CISS＝939PF），VS6038AD（25A/60V，结容值CISS＝650PF）

OC5501驱动芯片的LDO 输出端

LDO 的输出端VCC 需接一个大于等于1uF 的电容。LDO 可提供最大5mA 的输出电流。

OC5501车灯驱动芯片的输入电容

  电源输入端 V_IN 需接 47uF 至100uF 的滤波电容, 电容的耐压值应高于最大输入电压。

OC5501车灯驱动芯片的过温保护

  当芯片温度过高时，典型情况下当芯片内部温度超过140 度以上时，过温调节开始起作 用：随温度升高输入电流逐渐减小，从而限制输入功率，增强系统可靠性。