高端電流檢測同步降壓LED 恒流驅(qū)動器OC5501

車燈驅(qū)動芯片OC5501概述

  OC5501 是一款高端電流檢測同步降 壓型高精度高亮度 LED 恒流驅(qū)動控制器。

  OC5501 通過一個外接電阻設定輸出 電流，最大輸出電流可達5A；電流精度 ±3%；并可以通過ADJ 引腳實現(xiàn)PWM 調(diào)光或線性調(diào)光。系統(tǒng)采用電感電流滯環(huán)控制方式，對 負載瞬變具有非常快的響應，對輸入電壓 具有高的抑制比；其電感電流紋波為20%，且最高工作頻率可達1MHz。

  OC5501 適合寬輸入電壓范圍的應用，其輸入電壓范圍從5.5V 到36V。
  OC5501 內(nèi)置過溫保護電路，當芯片達到過溫保護點，系統(tǒng)立即進入過溫保護 模式，將降低輸入電流以提高系統(tǒng)可靠性。

  OC5501 特別內(nèi)置了一個 LDO，其輸 出電壓為5V，最大可提供5mA 電流輸出。

  OC5501 采用MSOP10 封裝。

車燈驅(qū)動芯片OC5501特點

◆寬輸入電壓:5.5V-36V

◆高效率：最高達97%

◆驅(qū)動電流大，最大可達 6A 的電流

◆高端電流檢測，高輸出電流精度

◆同步整流，無二極管，高溫下系統(tǒng)更加穩(wěn)定

◆ADJ 腳 PWM 調(diào)光和線性調(diào)光，最大輝度控制頻率：5KHz  

◆最高工作頻率：1MHz

◆滯環(huán)控制，無需環(huán)路補償 ，電流精度：±3%

◆專利的低壓差防輸出電流上沖，低壓差工作時，可保持高穩(wěn)定性

◆器件溫升低，比異步方式效率高，比常規(guī)非同步大電流效率高3%~4%左右@Io=4A

◆專利的智能過溫保護模式

◆完善的多重保護，開路/短路保護等，可靠性高

◆內(nèi)置LDO，可供5V/5mA輸出電流
◆MSOP10 封裝

車燈驅(qū)動芯片OC5501應用領域

◆LED 備用燈，信號燈 ,建筑、工業(yè)、環(huán)境照明

◆低壓 LED 射燈代替鹵素燈

◆汽車照明

車燈驅(qū)動芯片OC5501典型應用電路圖

車燈驅(qū)動芯片OC5501封裝及管腳分配

車燈驅(qū)動芯片OC5501管腳描述

車燈驅(qū)動芯片OC5501內(nèi)部電路方框圖

車燈驅(qū)動芯片OC5501極限參數(shù)

注 ：極限參數(shù)是指超過上表中規(guī)定的工作范圍可能會導致器件損壞。而工作在以上極限條件下可能會影響器 件的可靠性。

芯片極限參數(shù)說明：
a）芯片采用 CMOS 工藝，5V為標準VDD引腳電壓，極限值為7V電壓。Vin極限耐壓為 40V；
b）VDD 為 LDO 的輸出口，極限輸出電流為5mA，可給單片機供電，但是單片機的工作電流需要小于5mA；
c) 芯片極限焊接溫度為 240℃（時間小于 30S）。

車燈驅(qū)動芯片OC5501工作原理

OC5501 是一款基于高端電流檢測的同步降壓型高精度高亮度 LED 恒流驅(qū)動控制器。系 統(tǒng)通過一個外接電阻設定輸出電流，最大輸出電流可達5A；電流檢測精度高達±3%；外圍僅 需很少的元件。

系統(tǒng)上電后，定義差值：

通過典型應用可以看到，負載 LED 上的電流與電感 L 電流以及電阻R_CS 上的電流相等。 上電后，電感電流不能突變，故電阻R_CS 上的電流為零，于是差值△v 亦為零；此差值輸入到 芯片內(nèi)部，與基準電壓（220mV）比較后，使得功率開關(guān)管開啟。于是V_IN 通過電阻R_CS，電 感 L，負載 LED 以及功率開關(guān)管到地形成通路，電感 L 儲存能量，其電流逐漸升高。

當電感電流達到：

此時，功率開關(guān)管關(guān)斷；之后，差值△v 輸入到芯片內(nèi)部，與基準電壓（180mV）比較后， 使得功率開關(guān)管保持關(guān)斷狀態(tài)。由于電感電流的持續(xù)性，電感電流便通過負載 LED 及續(xù)流二 極管 D，電阻R_CS 釋放能量，其電流逐漸下降。

當電感電流達到：

  此時，功率管開啟；系統(tǒng)進入下一個周期循環(huán)。

  此系統(tǒng)對于電感電流的控制模式稱為電感電流滯環(huán)控制模式，其對負載瞬變具有非?？斓捻憫?，對輸入電壓具有高的抑制比，其電感電流紋波為20%。

OC5501的電流取樣電阻選擇

系統(tǒng)穩(wěn)定后，可假設負載 LED 上的電壓穩(wěn)定，于是可近似認為電感電流呈線性變化。 故由前面敘述可知，電流取樣電阻 R_CS 上的電流與負載 LED 上電流相等，于是電阻 R_CS的取值決定了負載電流的大小。

OC5501驅(qū)動芯片的電感選擇

電感值的大小決定系統(tǒng)工作頻率。穩(wěn)定時，假設負載 LED 電壓為 V_LED，輸入電壓V_IN，電感電流紋波0.2*I_LED，則功率管導通時間：

功率管關(guān)斷時間：

 由(5)(6)可得系統(tǒng)工作頻率

OC5501驅(qū)動芯片的輝度控制

ADJ 引腳是輝度控制輸入端。ADJ 腳電壓低于0.3V 關(guān)斷 LED 電流，高于2.5V 則全部 打開 LED 電流，PWM 調(diào)光的頻率范圍從100Hz 到20KHz 以上。為保證輝度控制的線性一 致性，建議其最大輝度控制頻率低于5KHz。如果不需要輝度控制功能則將ADJ 端與LDO 的輸出端VDD 短接。

ADJ 管腳也可以通過外加直流電壓V_ADJ 實現(xiàn)模擬調(diào)光，最大 LED 電流由采樣電阻R_CS 決定。直流電壓V_ADJ 的有效調(diào)光范圍是0.5V 到2.5V。當直流電壓V_ADJ 高于2.5V，輸出 LED 電流保持恒定。

在 LED 恒流方案中，經(jīng)常會有 PWM 的需要，調(diào)節(jié) LED燈的亮度或者顏色而PWM調(diào)光信號的頻率， 在使用中需要注意。

 a)PWM 的信號在接傳輸?shù)?ADJ 引腳，由于芯片內(nèi)部運放、檢測和驅(qū)動需要建立時間，所以 在 MCU發(fā)出 PWM 信號，到 ADJ接收到信號并且芯片做出相應的比例調(diào)節(jié)時，有一定的延 遲時間，而這段延遲時間可能會造成 PWM 調(diào)節(jié)比例上的差別，PWM 信號的頻率越高，延 遲時間相對在開關(guān)工作周期內(nèi)占的比重會越大，正常調(diào)光信號對應的輸出電流比例應為 1:1 的比例關(guān)系

為保證調(diào)光的線性度和調(diào)光比，需要滿足FDRV：FPWM＞50:1，假設芯片DRV的工作頻率為100K，PWM 信號頻率為 1K，100:1＞50:1滿足條件，這樣在 PWM 信號為高時，50%占空比，芯片有 50 個完整的開關(guān)周期，這樣，才能保證輸出電流比例和 PWM 占空比信號比例保持基本一致， 和上圖會基本吻合，默認調(diào)光頻率設置在 200Hz-10KHz，爆閃功能調(diào)光頻率在 6-10Hz。

 b)通常 PWM 調(diào)光的接線電路：

控制器輸出的 PWM 信號串入一個電阻100 歐，在接到ADJ引腳，ADJ對VSS接一個3K下拉電阻。 在此需要注意

①、OC5501的 ADJ 引腳內(nèi)部上拉500K 電阻。因此，對于使用MCU一類的驅(qū)動IC，由于 MCU 在上電瞬間會有一個持續(xù)達數(shù)ms 的上電復位時期，而此時 I/O 口通常處于不確定的懸浮態(tài)。 由于 OC5501只需要＞2.5V 即判斷為高電平，因而當 I/O口處于不確定態(tài)時，特別需要一個下 拉或上拉，來確保 OC5501在這段時間確定工作在某個狀態(tài)。否則，在那些Vin 輸入電壓特別 高的情形下，容易因為數(shù) ms 時間的不確定態(tài)，燒毀 LED 燈串。因而，在使用 MCU 調(diào)光時，我 們不建議客戶使用如下電路：

② 、關(guān)于 PWM 信號的串聯(lián)限流電阻器 R1。

一般情況下，該電阻器 R1 是不需要的。特別是很多 MCU 與 OC5501 是接近電壓值，甚至是同一個電壓供電的情況下（譬如共同由某個 LDO 輸出的 5.5V）。但是在某些情況下，這需要 增加串聯(lián)電阻器。

  當 MCU 采用比 OC5501更高的供電電壓時，這就需要使用R1串聯(lián)限流電阻器。由于OC5501的 ADJ 引腳是一個高阻抗輸入引腳 ，并不會吸入大電流。但是，一般來說，芯片內(nèi)部引腳對VDD均會有個反向的ESD二極管，若芯片VDD除外的其他引腳電壓超過VDD達到-0.3V以上，則內(nèi) 部 ESD 二極管會導通，繼而損壞芯片內(nèi)部電路，造成不可逆的損傷。所以在使用過程中，若 PWM 信號電壓高電平電壓超過VDD時，為保證OC5501穩(wěn)定工作。為此，需要串入一個 100歐 的 R1 來避免此問題。

芯片 ADJ 電壓在 2.5V 以上達到全亮電流Io=0.2/Rcs，在0.3V以內(nèi)輸出為低，關(guān)閉輸出電流。在加入 PWM 信號后，

OC5501驅(qū)動芯片外擴MOS管選擇

MOS 管的耐壓值應高過最大輸入工作電壓。選擇導通電阻小的MOS 管有助于提高轉(zhuǎn)換 效率。在TON 期間低端MOSFET 導通，電感電流從輸入電壓VIN 經(jīng)電流檢測電阻、LED、 電感到低端MOSFET 回到系統(tǒng)地；在TOFF 期間高端MOSFET(即同步管)導通，電感電流從 輸入電壓VIN 經(jīng)電流檢測電阻、LED、電感到高端MOSFET 回到輸入電容。

OC5501的 LDO 輸出口電壓為 5.5V，由于 MOS 管在 導通時的內(nèi)阻和 Vgs 電壓有關(guān)系，而 OC5501中 MOS 管的驅(qū)動電壓 Vgs=VDD 電壓，為

了保證能使 MOS 在導通過程中，導通內(nèi)阻小，MOS 管的損耗小，達到提高效率，建議使用 外擴的 MOS 管選擇 VGS(th)-MAX＜3V，且結(jié)電容 Ciss＜1000pF 參數(shù)的MOS 管，使用不符合要求的MOS管會導致MOS管開啟不了，造成損壞。并且在芯片 DRVL 到下管 NMOS 的 G 極驅(qū)動需要串聯(lián) 10-20R 驅(qū)動電阻。

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

OC5501驅(qū)動芯片的LDO 輸出端

LDO 的輸出端VCC 需接一個大于等于1uF 的電容。LDO 可提供最大5mA 的輸出電流。

OC5501車燈驅(qū)動芯片的輸入電容

  電源輸入端 V_IN 需接 47uF 至100uF 的濾波電容, 電容的耐壓值應高于最大輸入電壓。

OC5501車燈驅(qū)動芯片的過溫保護

  當芯片溫度過高時，典型情況下當芯片內(nèi)部溫度超過140 度以上時，過溫調(diào)節(jié)開始起作 用：隨溫度升高輸入電流逐漸減小，從而限制輸入功率，增強系統(tǒng)可靠性。