50V/1.5A 、高亮度LED恒流驅(qū)動器PT4115EE89E

PT4115EE89E 中文應(yīng)用說明.pdf

PT4115EE89E概述

PT4115EE89E是一款工作在連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓型恒流驅(qū)動芯片，用于驅(qū)動一顆或多顆串聯(lián)LED，輸出電流精度高達3%。PT4115EE89E輸入電壓范圍從6V到50V，輸出電流可調(diào)最大可達1.5A。其采用高端電流采樣電阻設(shè)置LED平均電流，并通過DIM引腳進行模擬調(diào)光和PWM調(diào)光。

PT4115EE89E采用SOT89-5封裝。

PT4115EE89E特點

●極少的外部元器件

●很寬的輸入電壓范圍：從6V到50V

●最大輸出1.5A的電流

●復(fù)用DIM引腳進行LED開關(guān)、模擬調(diào)光與PWM調(diào)光

●±3%的輸出電流精度

●輸出可調(diào)的恒流控制方法

●高達97%的效率

●RCS開路保護

●LED開路保護

●熱關(guān)斷保護

●SOT89-5封裝

PT4115EE89E應(yīng)用

●Mr16 應(yīng)用系統(tǒng)

●車載LED燈

●LED備用燈

●LED信號燈

●SELV照明

●液晶電視背光

PT4115EE89E定購信息

PT4115EE89E典型應(yīng)用電路

PT4115EE89E引腳定義

PT4115EE89E工作原理描述

      PT4115EE89E和電感（L）、電流采樣電阻（RS）形成一個自振蕩的連續(xù)電感電流模式的降壓型恒流LED驅(qū)動器。 VIN上電時，電感（L）和電流采樣電阻（RS）的初始電流為零，LED輸出電流也為零。這時候，CS比較器的輸出為高，功率開關(guān)導(dǎo)通，電流通過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和功率開關(guān)從VIN流到地，電流上升的斜率由VIN、電感（L）和LED壓降決定，在RS上產(chǎn)生一個壓差VCSN， 當(VIN-VCSN)  >  230mV時，CS比較器的輸出變低，功率開關(guān)關(guān)斷，電流以另一個斜率流過電感（L）、電流采樣電阻（RS）、LED和肖特基二極管（D），當(VIN-VCSN) < 170mV時，功率開關(guān)重新打開，這樣使得在LED上的平均電流為

上述等式成立的前提是DIM端懸空或外加DIM端電壓高于2.5V（但必須低于5V）。實際上，RS是設(shè)定了LED的最大輸出電流，通過DIM端，LED實際輸出電流能夠調(diào)小到任意值。高端電流采樣結(jié)構(gòu)使得外部元器件數(shù)量很少，采用1%精度的采樣電阻，LED輸出電流控制在±3%的精度。薄膜貼片電阻按照額定功率的70%降額使用，例如輸出電流1A，采樣電阻建議使用兩個1/4W、1206的0.33Ω與0.47Ω并聯(lián)。

PT4115EE89E應(yīng)用說明

     續(xù)流二極管的選擇

為了保證最高的效率以及性能，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是應(yīng)考慮溫度高于85°C時肖特基的反向漏電流。過高的漏電會增加系統(tǒng)的功率耗散。

AC24V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。

  輸入電容C1的選擇

輸入電容需要吸收輸入端的開關(guān)電流，要求承受充足的紋波電流有效值。輸入電容的紋波電流有效值I_C1可按如下公式計算：

當輸入電壓是輸出電壓的2倍時，IC1最大，為I_OUT/2。因此，推薦選擇紋波電流有效值大于輸出電流的1/2，典型耐壓值為50V，容值≥22μF，X7R或者更高等級的瓷片電容。

  電感L1的選擇

  選擇電感時，需要考慮以下方面：

1. 選擇較低的電感值會提高開關(guān)頻率，增大開關(guān)損耗。大部分應(yīng)用建議選擇開關(guān)頻率在100kHz至500kHz（典型值200KHz），建議紋波電流選取大約為開關(guān)電流峰值的30%，則對應(yīng)的電感L1可通過以下公式計算：

其中f_SW為開關(guān)頻率，ILED為LED輸出電流。

  2. 輸出電流為I_OUT時，選擇的電感的額定飽和電流值大于電感的峰值電流，至少留有30%的裕量即I_SAT=1.3I_LP。電感的峰值電流I_LP可按如下公式計算：

I_OUT為LED輸出電流。

  3. 在開關(guān)頻率較高時，電感的DCR內(nèi)阻和磁心損耗必須足夠低才能實現(xiàn)要求的效率指標。建議選擇一個DCR內(nèi)阻小于50mΩ 電感來實現(xiàn)高的總效率。

  PT4115EE89E的輸出電容C2的選擇

對應(yīng)大部分應(yīng)用，可不使用輸出電容。如果需要減少輸出電流紋波，一個最有效的方法即在LED的兩端并聯(lián)一個容2.2μF的電容可滿足大部分需求。適當?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)啟動延時以及調(diào)光頻率。

  PT4115EE89E 模擬調(diào)光

  DIM端可以外加一個直流電壓(VDIM)調(diào)小LED輸出電流，最大LED輸出電流由（0.2/RS）設(shè)定。

  LED平均輸出電流計算公式：

VDIM在(2.5V≤V_DIM≤5V)范圍內(nèi)LED保持100%電流等于I_OUT=0.2V/R_s

  PT4115EE89E PWM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)小輸出電流以實現(xiàn)調(diào)光，計算方法如下所示：

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(0.2/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。PT4115EE89E調(diào)光頻率最高可達20kHz.  

  PT4115EE89E電路的軟啟動

輸出電流很大且輸入電壓源輸出電流能力有限時,可通過在DIM接入一個外部電容C6至GND，使得啟動時DIM端電壓緩慢上升，這樣LED的電流也緩慢上升，從而實現(xiàn)軟啟動同時可避免輸入電壓源被限流。建議電容值選取0.47μF的0805瓷片電容,在電容兩端加肖特基二極管到VIN加速電容放電可解決連續(xù)開關(guān)機IC無法正常啟動的情況。

 PT4115EE89E LED驅(qū)動IC過熱保護

PT4115E內(nèi)部設(shè)置了過溫保護功能（TSD）,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。當IC芯片溫度超出150℃，IC即會進入TSD保護狀態(tài)并停止電流輸出，而當溫度低于130時，IC即會重新恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。

  PT4115EE89E驅(qū)動電路PCB Layout注意事項

合理的PCB布局設(shè)計對實現(xiàn)芯片的穩(wěn)定工作是至關(guān)重要的。

 1.  當輸入電容離芯片的VIN引腳水平距離很遠時，寄生電感會較大，上電過程中較大di/d在寄生電感上產(chǎn)生的噪聲會影響芯片的采樣，致IC工作出現(xiàn)異常。避免上述問題，需在靠近芯片VIN引腳至GND并聯(lián)一個0.1μF的瓷片電容。

錯誤的PCB Layout示意圖1：

正確的PCB Layout示意圖2：

較好的PCB Layout示意圖3：

2.電流采樣電阻Rs盡可能靠近芯片VIN與CSN引腳以減小電流采樣誤差；

3.電流環(huán)路，包括輸入電容、采樣電阻、電感、肖特基二極管，應(yīng)盡可能短；

4.為了有效地減小電流環(huán)路的噪聲，輸入旁路電容建議單點接地。輸入電容C1的地與MOS管Q1的地均為功率地，芯片U1的地為信號地，正確的做法是“MOS管Q1的地先與輸入電容C1的地連接然后再由輸入電容的單點地連接至芯片U1的地”。

示意圖如下：

5.MOS 管的DRAIN端是開關(guān)節(jié)點，走線盡可能短且遠離芯片，以減小電感的輻射。

TPT4115EE89E PCB Layout參考圖

  PT4115EE89E電路設(shè)計散熱注意事項

  當系統(tǒng)工作的環(huán)境溫度較高及驅(qū)動大電流負載時，必須要注意避免系統(tǒng)達到功率極限。在實際應(yīng)用中，要求達到每25mm²的PCB 大約需要1oz 敷銅的電流密度以有利于散熱。若PCB板允許，請盡量多敷銅，并連接至電源的GND，以吸收電感的干擾，也有利于散熱。

 PT4115EE89E驅(qū)動電路應(yīng)用注意事項

 1、輸出負載使用電子負載的CV模式時，由于電子負載響應(yīng)速度較慢，當無輸出電容或輸出電容較小時，PT4115EE89E會出現(xiàn)工作異常。改善的措施：加大輸出電容，延長啟動時間，當啟動時間大于電子負載響應(yīng)時間時，PT4115EE89E在CV模式下也能正常工作。

 2、測試PT4115EE89E開關(guān)機及動態(tài)性能時，輸出負載務(wù)必采用LED燈。

PT4115EE89E LED恒流驅(qū)動器 50V/1.5A高亮度降壓芯片

產(chǎn)品核心優(yōu)勢

PT4115EE89E是PowTech品牌推出的連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式降壓恒流源，專為單顆或多顆串聯(lián)高亮度LED設(shè)計，采用SOT89-5封裝，輸入電壓覆蓋6V-50V超寬范圍，最大輸出電流可達1.5A，能高效驅(qū)動大功率LED負載，適配各類中高壓LED照明應(yīng)用場景。產(chǎn)品內(nèi)置功率開關(guān)和高端電流采樣電路，僅需外接采樣電阻即可設(shè)定標稱平均輸出電流，外圍元器件極少，大幅簡化PCB布局設(shè)計，降低研發(fā)與生產(chǎn)制造成本。

芯片轉(zhuǎn)換效率高達97%，能耗損失極低，節(jié)能性突出；輸出電流精度典型值達3%，搭配1%精度采樣電阻即可實現(xiàn)精準恒流控制，保證LED亮度穩(wěn)定一致。專用DIM引腳支持DC電壓模擬調(diào)光和寬范圍PWM調(diào)光，調(diào)光頻率范圍0.1kHz-20kHz，DIM引腳電壓≤0.3V時進入低電流待機狀態(tài)，靜態(tài)功耗僅100μA。內(nèi)置LED開路保護、RCS開路保護、155℃過熱保護（帶20℃遲滯）等多重保護機制，封裝散熱PAD內(nèi)部接地，貼裝PCB可降低熱阻，保障高電壓、大電流工況下穩(wěn)定可靠工作。

關(guān)鍵參數(shù)

應(yīng)用場景

1. 鹵素燈替換LED射燈：適配低壓鹵素燈替換場景，可直接驅(qū)動高亮度LED射燈，實現(xiàn)節(jié)能化升級，廣泛應(yīng)用于家居照明、商業(yè)店鋪照明、酒店客房照明等，憑借高效率和精準恒流特性，延長LED使用壽命，降低后期維護成本。

2. 車載LED照明：能穩(wěn)定適應(yīng)車載電源電壓波動環(huán)境，可用于汽車前大燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈、車內(nèi)閱讀燈、氛圍燈等車載照明系統(tǒng)，6-50V寬壓輸入適配各類車型電源規(guī)格，多重保護機制保障行車過程中穩(wěn)定工作。

3. 工業(yè)照明領(lǐng)域：適用于工廠車間、倉庫、生產(chǎn)線等低壓工業(yè)照明場景，可驅(qū)動大功率工業(yè)LED燈具，精準恒流控制保證照明亮度均勻，高轉(zhuǎn)換效率降低工業(yè)用電能耗，寬溫工作范圍（-40℃~85℃）適配惡劣工業(yè)環(huán)境。

4. 備用與應(yīng)急照明：可作為LED備用燈驅(qū)動方案，應(yīng)用于消防應(yīng)急燈、電梯應(yīng)急照明、斷電備用光源等場景，低待機功耗和快速啟動特性，確保應(yīng)急情況下及時點亮，穩(wěn)定的恒流輸出保證應(yīng)急照明效果。

5. 發(fā)光標識與背光：適配各類LED發(fā)光標識、廣告燈箱、招牌照明，以及LCD電視、顯示器、工控屏等背光驅(qū)動場景，PWM調(diào)光功能可實現(xiàn)亮度精細化調(diào)節(jié)，不改變LED色度的特性保證標識色彩純正、背光顯示均勻。

6. SELV照明系統(tǒng)：符合安全特低電壓（SELV）相關(guān)要求，可應(yīng)用于兒童玩具照明、醫(yī)療設(shè)備輔助照明、智能家居低壓照明等對安全性要求較高的場景，多重保護機制和穩(wěn)定性能保障使用安全。

應(yīng)用方法

1. 設(shè)定標稱平均輸出電流：LED標稱平均輸出電流由連接在VIN和CSN兩端的采樣電阻RCS決定，計算公式為IOUT=0.2/RCS，該公式適用于DIM端浮空或外加電壓高于2.5V且≤5V的工作場景，RCS為LED最大輸出電流的設(shè)定依據(jù)，選用1%精度的采樣電阻，可進一步保證±3%的電流控制精度。

2. 模擬調(diào)光操作：DIM端外加0.5V~2.5V直流電壓可實現(xiàn)模擬調(diào)光，此時LED平均輸出電流計算公式為IOUT=(0.2×VDIM)/(2.5×RCS)；當VDIM在2.5V~5V范圍內(nèi)時，LED將保持100%額定電流輸出，即IOUT=0.2/RCS，滿足滿功率照明需求。

3. PWM調(diào)光操作：DIM管腳接入0.1kHz~20kHz可變占空比的PWM信號可實現(xiàn)精準調(diào)光，當PWM高電平滿足2.5V<Vpulse<5V時，計算公式為IOUT=(0.2×D)/RCS（D為占空比，0≤D≤100%）；當PWM高電平在0<Vpulse<2.5V時，計算公式為IOUT=(0.2×D×Vpulse)/(2.5×RCS)，建議將PWM調(diào)光頻率設(shè)置在100Hz以上，避免LED出現(xiàn)肉眼可見的閃爍，PWM調(diào)光不改變LED色度，能保持顏色純度。

4. 軟啟動設(shè)置：在DIM引腳與地之間外接電容可實現(xiàn)軟啟動功能，通過延長DIM端電壓上升至啟動閾值的時間，減緩比較器輸入控制電壓的上升速率，從而實現(xiàn)LED電流的緩慢上升，避免啟動沖擊。

5. 外圍器件選型：電源輸入端需就近接低ESR的旁路電容，直流輸入源靠近芯片時最小容量為10μF，輸入電壓較低或源阻抗較高時建議選用更大容量，電壓額定值需大于輸入電壓，優(yōu)先選擇X7R、X5R或更優(yōu)介質(zhì)的電容；電感選型需根據(jù)開關(guān)頻率計算，建議開關(guān)頻率在100kHz-500kHz之間，盡量選擇直流電阻小的電感以提升效率；LED兩端可并聯(lián)2.2μF電容降低紋波電流，需根據(jù)實際需求調(diào)整容量。

6. PCB布板與散熱：采樣電阻RCS需貼近VIN和CSN引腳布局，減小電流檢測誤差；輸入回路（包括輸入電容、肖特基二極管、MOSFET）走線應(yīng)盡量縮短；芯片散熱PAD需與PCB銅箔充分接觸，降低熱阻；高電壓、大電流工況下需注意PCB銅箔寬度，保證散熱和載流能力。

訂貨信息

兼容替換同類產(chǎn)品及核心優(yōu)勢對比

PT4115EE89E作為高規(guī)格LED恒流驅(qū)動芯片，可直接兼容替換市場上同類型中高壓LED降壓恒流驅(qū)動芯片，包括PT4115系列、XL4015（高壓款）、MP2451HV、LM3409HV等主流型號，在輸入電壓范圍、輸出電流能力、精度控制、保護機制等方面具備顯著競爭優(yōu)勢，具體對比優(yōu)勢如下：

1. 超寬電壓適配，應(yīng)用場景更廣：輸入電壓覆蓋6V-50V，遠高于同類芯片常規(guī)30V以內(nèi)的輸入范圍，能適配更多中高壓LED應(yīng)用場景，無需額外電壓轉(zhuǎn)換模塊，尤其適合工業(yè)照明、車載高壓系統(tǒng)等對輸入電壓要求較高的場景，兼容性更強。

2. 大電流輸出，驅(qū)動能力更強：最大輸出電流可達1.5A，相比PT4115系列（1.2A）、MP2451HV（1.2A）、LM3409HV（1.2A）等同類芯片，電流驅(qū)動能力提升25%，可驅(qū)動更高功率的LED光源或更多顆串聯(lián)LED，滿足高亮度照明需求。

3. 精度與效率雙高，性能更優(yōu)：輸出電流精度典型值達3%，高于同類芯片常見的±5%精度，搭配1%采樣電阻即可實現(xiàn)精準恒流控制，LED亮度一致性更好；轉(zhuǎn)換效率高達97%，能耗損失低于XL4015（約90%）、MP2451HV（約92%）等同類芯片，節(jié)能效果顯著，尤其適合長時間工作的照明場景。

4. 保護機制完善，可靠性更高：內(nèi)置LED開路保護、RCS開路保護、155℃過熱保護（帶20℃遲滯）、欠壓保護等多重保護功能，相比同類部分芯片僅具備基礎(chǔ)過溫/過流保護，能有效應(yīng)對開路、欠壓、過熱、采樣電阻異常等各類異常工況，保障芯片與LED負載雙重安全，適用于對穩(wěn)定性要求嚴苛的工業(yè)、車載場景。

5. 調(diào)光功能靈活，體驗更佳：DIM引腳同時支持模擬調(diào)光和PWM調(diào)光，PWM調(diào)光頻率范圍0.1kHz-20kHz，調(diào)光范圍寬且無頻閃，PWM調(diào)光不改變LED色度，能保持顏色純度，相比同類部分芯片單一調(diào)光方式，適配更多精細化調(diào)光需求，尤其適合高端照明、背光調(diào)節(jié)等場景。

6. 外圍設(shè)計極簡，成本更低：采用高端電流采樣結(jié)構(gòu)+滯回控制技術(shù)，無需補償電路，僅需外接采樣電阻、電感、電容等極少元器件即可工作，相比XL4015、LM3409HV等需要額外配置補償電路的芯片，大幅簡化PCB設(shè)計流程，節(jié)省板級空間，有效降低物料、研發(fā)與生產(chǎn)制造成本。

關(guān)于廣晟微半導(dǎo)體

廣晟微半導(dǎo)體（深圳）有限公司（以下簡稱“廣晟微”）成立于2023年，其前身流明芯（LUMENCHIP）創(chuàng)立于2010年，總部在科技之都深圳，是一家從成立伊始即專注于數(shù)?；旌闲酒募夹g(shù)和產(chǎn)品落地，推動綠色智能科技發(fā)展的模擬芯片集成服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)品牌。

廣晟微集海內(nèi)外優(yōu)秀模式與渠道為一體，打破傳統(tǒng)的獨立分銷、代理模式。創(chuàng)辦具有更強生命力的集混合代理分銷、市場分析與預(yù)測、技術(shù)方案服務(wù)、一站式配套供應(yīng)于一體的雙模式。旗下代理線與自有品牌共存，分銷線與配套供應(yīng)共存，三者相輔相成，特具風格。我們的宗旨只有一個，就是更好的全心全意為您服務(wù)，以滿足客戶需求為目標，為全球客戶提供創(chuàng)新性、客戶化的產(chǎn)品和服務(wù)，幫助客戶實現(xiàn)持續(xù)贏利和成功，構(gòu)建客戶市場的未來。我們同客戶深入溝通，提供獨特的設(shè)計觀點，為客戶提供具有競爭力的全面的解決方案和產(chǎn)品。自主研發(fā)，面向各電子細分行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，提供系列電源管理和智能控制解決方案，代理&分銷和方案服務(wù)領(lǐng)跑行業(yè)。

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