应用方案简洁的 LED 灯具低压驱动 IC
2009-02-04 10:01:16
来源：《半导体器件应用》
PT4115具备高度集成的直流降压开关稳压转恒流输出（DC/DC-Buck→Constant Current）的功能，它能将直流电压直接转换成稳定的恒流输出。绿色照明LED灯具驱动电路PT4115如图1所示。应用方案简洁的PT4115实用电路如图2。
PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI。频率抖动技术(Frequency Jitter)是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI问题的新方法。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地由窄带变为宽带的方式来降低EMI，来减小电磁干扰的方法。未采用频率抖动技术时，各次谐波较窄而且离散，幅值在谐波频率较高处，EMI集中在峰尖。采用频率抖动技术时，谐波幅值降低并且变得平滑，高次谐波接近连续响应。减小EMI的效果十分显著。
PT4115是8-30V宽电压输入，击穿电压>45V；输出电流可达1.2A。转换效率高达97％。输出电流精度达± 5％。芯片具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能。采用SOT89-5封装，有利于驱动芯片管芯的快速散热。周边应用电路简约，仅四个元器件，应用成本低廉。
DIM调光采用由高向低调光，安全可靠。PWM和模拟电压均可。DIM端内部有一个1兆上拉电阻（Rup）接到内部5V电源。有些灯具需要实施过温保护，可在DIM端加一热敏电阻、NTC或温度二极管，DIM端的电压由Rup和NTC分压决定，利用模拟调光的原理以及温度对PN结电流的负反馈实现动态温度控制。由此可实现LED灯具的动态过温保护。NTC也可选用半导体温度传感器或PN结。实用电路如图3。
PT4115应用技术要点
①AC/DC电流源要足够大；
②所有周边器件自身的功耗要尽可能小；
③确认Vin与负载电压的需求，Vin-ΔVF=1.2-1.5V时工作效率较佳；
④Rs应按LED光源的IF电流大小设计，Rs=0.1/ILED；
⑤LED电流小于400mA，L选用68-100uH（饱和电流>0.6A）；电流在400mA到800mA，L选用47-68uH（饱和电流>1.2A）；L的输出电流=需用电流X1.5；
⑥L选用锰锌4000磁芯；
⑦Cin有续流和滤波的功能，电容量不宜太小，耐压不宜太低；
⑧整流和续流二极管选用正向压降尽可能小、电流较大的肖特基二极管，可有效地降低系统功耗；
⑨PCB铜箔与PT4115的Exposed PAD和GND的接触面积面积要尽可能大，以利散热。
单颗芯片多种应用
PT4115是一颗可应用于多种LED灯具驱动的芯片，如路灯、水底灯、洗墙灯、泛光灯、隧道灯、汽车工作灯等。简单实用低成本LED灯具方案如图4所示。可将3-9颗1W LED串联，其ΔVF=3.4VXN， IF=350mA 。当 Vin=12VDC时，3颗LED串联， ΔVF=10.2V，工作效率较佳。并可3串并联应用，ΔIF=3×350mA=1050mA。灯具系统设计可采用N组合，以适应多种灯具方案的需要。
可用于生产DEMO
向灯具厂商提供可用于生产LED灯具驱动DEMO是促进LED灯具厂家快速投产的好办法。
一颗芯片的推广往往要经历单颗芯片的推广、送样，客户要设计应用于产品的电路图，做实验板验证、画PCB版图、采购元器件、组装生产、调试检测。路途漫漫，一般需要几个月。现在由生产芯片的上游厂家直接为生产最终产品的生产厂提供可用于生产的DEMO（图5），大大地缩短了生产厂家产品的开发周期，几个月推广的实践证明，大多数LED灯具厂在检测可用于生产的DEMO的性能符合其企标要求后，会立即做一个小批量生产，验证其重复性和可靠性，顺利的话二三周可快速进入批量生产。
考资料
[1]《背光及照明用LED驱动IC技术市场分析》颜重光
EDN电源技术2008-3（EDNCHINA）
[2]《照明用LED驱动与控制技术》080916 颜重光
中国照明学会LED灯具设计技术深圳/杭州高级培训班
PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI。频率抖动技术(Frequency Jitter)是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI问题的新方法。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地由窄带变为宽带的方式来降低EMI，来减小电磁干扰的方法。未采用频率抖动技术时，各次谐波较窄而且离散，幅值在谐波频率较高处，EMI集中在峰尖。采用频率抖动技术时，谐波幅值降低并且变得平滑，高次谐波接近连续响应。减小EMI的效果十分显著。
PT4115是8-30V宽电压输入，击穿电压>45V；输出电流可达1.2A。转换效率高达97％。输出电流精度达± 5％。芯片具有过温、过压、过流、LED开路保护等多种功能。采用SOT89-5封装，有利于驱动芯片管芯的快速散热。周边应用电路简约，仅四个元器件，应用成本低廉。
DIM调光采用由高向低调光，安全可靠。PWM和模拟电压均可。DIM端内部有一个1兆上拉电阻（Rup）接到内部5V电源。有些灯具需要实施过温保护，可在DIM端加一热敏电阻、NTC或温度二极管，DIM端的电压由Rup和NTC分压决定，利用模拟调光的原理以及温度对PN结电流的负反馈实现动态温度控制。由此可实现LED灯具的动态过温保护。NTC也可选用半导体温度传感器或PN结。实用电路如图3。
PT4115应用技术要点
①AC/DC电流源要足够大；
②所有周边器件自身的功耗要尽可能小；
③确认Vin与负载电压的需求，Vin-ΔVF=1.2-1.5V时工作效率较佳；
④Rs应按LED光源的IF电流大小设计，Rs=0.1/ILED；
⑤LED电流小于400mA，L选用68-100uH（饱和电流>0.6A）；电流在400mA到800mA，L选用47-68uH（饱和电流>1.2A）；L的输出电流=需用电流X1.5；
⑥L选用锰锌4000磁芯；
⑦Cin有续流和滤波的功能，电容量不宜太小，耐压不宜太低；
⑧整流和续流二极管选用正向压降尽可能小、电流较大的肖特基二极管，可有效地降低系统功耗；
⑨PCB铜箔与PT4115的Exposed PAD和GND的接触面积面积要尽可能大，以利散热。
单颗芯片多种应用
PT4115是一颗可应用于多种LED灯具驱动的芯片，如路灯、水底灯、洗墙灯、泛光灯、隧道灯、汽车工作灯等。简单实用低成本LED灯具方案如图4所示。可将3-9颗1W LED串联，其ΔVF=3.4VXN， IF=350mA 。当 Vin=12VDC时，3颗LED串联， ΔVF=10.2V，工作效率较佳。并可3串并联应用，ΔIF=3×350mA=1050mA。灯具系统设计可采用N组合，以适应多种灯具方案的需要。
可用于生产DEMO
向灯具厂商提供可用于生产LED灯具驱动DEMO是促进LED灯具厂家快速投产的好办法。
一颗芯片的推广往往要经历单颗芯片的推广、送样，客户要设计应用于产品的电路图，做实验板验证、画PCB版图、采购元器件、组装生产、调试检测。路途漫漫，一般需要几个月。现在由生产芯片的上游厂家直接为生产最终产品的生产厂提供可用于生产的DEMO（图5），大大地缩短了生产厂家产品的开发周期，几个月推广的实践证明，大多数LED灯具厂在检测可用于生产的DEMO的性能符合其企标要求后，会立即做一个小批量生产，验证其重复性和可靠性，顺利的话二三周可快速进入批量生产。
考资料
[1]《背光及照明用LED驱动IC技术市场分析》颜重光
EDN电源技术2008-3（EDNCHINA）
[2]《照明用LED驱动与控制技术》080916 颜重光
中国照明学会LED灯具设计技术深圳/杭州高级培训班
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