AP5176 寬電壓 LED 降壓型恒流芯片

產(chǎn)品描述

AP5176 是一款高效率降壓恒流驅(qū)動(dòng)的高亮度 LED 驅(qū)動(dòng)器，特別適合寬電壓輸入范圍的應(yīng)用。輸入電壓范圍從 5.5V-36V，并且 AP5176 對(duì)輸入電壓具有高的抑制比。

AP5176 采用內(nèi)置低導(dǎo)通內(nèi)阻的 MOS 管，簡(jiǎn)化了芯片的外圍電路，只需很少的外圍元件就可實(shí)現(xiàn)降壓恒流驅(qū)動(dòng)功能，并通過(guò) DIM 引腳實(shí)現(xiàn)輝度控制功能。AP5176 采用 ESOP8 封裝，通過(guò)一個(gè)外接電阻設(shè)定輸出電流，高端電流檢測(cè)達(dá)到±4%的電流精度。AP5176 由于采用滯環(huán)控制方式，對(duì)負(fù)載瞬變具有非?？斓捻憫?yīng)速度，最高工作頻率可達(dá)1MHZ.

特點(diǎn)

◆ 內(nèi)置溫度保護(hù)

◆ 輸出短路保護(hù)

◆ 內(nèi)置 40V/5A 功率 MOS 管

◆ 電流精度±4%

◆ 最高工作頻率 1MHz

◆ 滯環(huán)控制：無(wú)需補(bǔ)償

◆ 高端電流檢測(cè)

◆ 高效率 95%

◆ 內(nèi)置 5V/2Ma 穩(wěn)壓器

◆ 輝度控制，最大輝度控制頻率：5KHz

應(yīng)用領(lǐng)域

◆ MR16 及 LED 燈

◆ 大功率 LED 驅(qū)動(dòng)

◆ 電動(dòng)車(chē)，摩托車(chē)燈照明

應(yīng)用信息

● 工作原理

AP5176 是一款降壓恒流高效率的高亮度 LED 驅(qū)動(dòng)器。芯片內(nèi)部電路包括電流比較器、高/低端電壓檢測(cè)比較器、RS 觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)器、功率開(kāi)關(guān)管、過(guò)溫保護(hù)電路、參考電壓電路 BG 和 LDO 電路等，如內(nèi)部電路方框圖所示。其中，高/低端電壓檢測(cè)比較器、RS 觸發(fā)器組成一個(gè)遲滯比較器；參考電壓電路提供穩(wěn)定的比較閾值電平，并且由于采用內(nèi)部的修正技術(shù)，保證了輸出電流的高精度和低溫度漂移，輸出電流精度達(dá)到±4%；過(guò)溫保護(hù)電路在芯片結(jié)溫過(guò)高（130℃）時(shí)自動(dòng)降低輸出電流，保護(hù)芯片和系統(tǒng)，從而使得電路能夠安全地輸出較大電流，提高了可靠性。

典型應(yīng)用電路所示，AP5176 和電感 L1 、電流采樣電阻 RCS形成一個(gè)自振蕩的連續(xù)電感電流模式的降壓型恒流 LED 控制電路。當(dāng) VIN上電時(shí)，電感 L1和電阻 R CSR的初始電流為零，LED 的輸出電流也為零。這時(shí)候，RS 觸發(fā)器的輸出為高電平，內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，電流從 VIN 通過(guò)電阻 RCS 、LED 燈、電感 L1和內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)管流到地，電流上升的斜率由 VIN 、電感 L1和 LED 上的壓降決定，電流在 RCS上產(chǎn)生一個(gè)電壓差(VIN -VCSN )， 當(dāng)(VIN -VCSN ) 大于 0.22V 時(shí)，RS 觸發(fā)器的輸出變?yōu)榈碗娖?，?nèi)部功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，電流以不同的斜率流過(guò)電流采樣電阻 R CS 、LED 燈、電感 L1和肖特基二極管 DFW ，當(dāng)(VIN-VCSN )小于 0.18V 時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管重新打開(kāi)。

● 關(guān)斷模式

AP5176 可以通過(guò)在芯片 DIM 管腳接入 0.6V 以下的電壓，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)斷，使 LED 電流降為零。

● 輝度控制

DIM 引腳是輝度控制輸入端。DIM 接低電平則關(guān)斷 LED 電流，DIM 接高電平則按照一定的占空比正常輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)控制 LED 電流。如果不需要輝度控制功能則將 DIM 端與LDO 的輸出端 VCC 短接。DIM 引腳采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）來(lái)實(shí)現(xiàn)輝度控制功能。PWM 調(diào)光是保持正向?qū)娏鞑蛔?，通過(guò)控制電流導(dǎo)通和關(guān)斷的比例，在 0%～100%的范圍調(diào)節(jié)亮度。比如，要控制 LED 亮度為 90%，則在 PWM 信號(hào)的每個(gè)周期，電流開(kāi)通 90%，PWM 調(diào)光的頻率范圍可以從 100Hz 到 5KHz，為了避免 LED 燈出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，PWM 調(diào)光的頻率必須高于 100Hz。PWM 調(diào)光的優(yōu)勢(shì)是 LED 正向?qū)ǖ碾娏饕恢笔呛愣ǖ?，?LED 的發(fā)光色度就不會(huì)像模擬調(diào)光一樣變化，從而在精確控制 LED 發(fā)光亮度的同時(shí)，也保證了 LED 發(fā)光的色度。

● 欠壓保護(hù)模式

當(dāng)輸入電壓 VIN 低于 V UVLO 時(shí)，芯片內(nèi)部的功率開(kāi)關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，直到輸入電壓高于（V UVLO＋0.5V）時(shí)系統(tǒng)才會(huì)正常啟動(dòng)。輸入電壓過(guò)低通常會(huì)導(dǎo)致較多的功率耗散，降低整個(gè)系統(tǒng)的效率，故必須保證輸入輸出電壓之間適當(dāng)?shù)碾妷翰睢?/p>

● 過(guò)溫保護(hù)

AP5176 內(nèi)部的過(guò)溫保護(hù)電路在芯片結(jié)溫超過(guò) 130°C 時(shí)會(huì)自動(dòng)降低輸出電流，以保證芯片和系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作；當(dāng)芯片結(jié)溫低于 115°C 時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

● 電阻選擇及輸出電流設(shè)置

輸出電流通過(guò)連接在 VIN，CSN 之間的電阻 RCS 來(lái)設(shè)定，輸出電流的計(jì)算如公式(1)所示。如果采用精度為 1%的采樣電阻，可以使得 LED 的輸出電流控制在±4%的精度。公式(1)成立的前提是 DIM 端懸空或外加的 DIM 端電壓高于 2.8V，但又必須低于 V CC 。實(shí)際上，RRCSR 是設(shè)定了 LED 的最大輸出電流，通過(guò) DIM 端的 PWM 信號(hào)調(diào)光，LED 實(shí)際輸出電流能夠調(diào)小到任意值。

● 二極管選擇

二極管 D FW 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，以保證最大的效率和性能。二極管的電流能力以及耐壓值應(yīng)保持 30%的余量，以提高可靠性。當(dāng)溫度高于 85°C 時(shí)，需特別注意二極管的反向漏電流，過(guò)高的漏電會(huì)增加系統(tǒng)的功率耗散。

● 輸入濾波電容

芯片的電源輸入管腳 VIN必須就近接一個(gè)低等效串聯(lián)電阻（ESR）的 47uF 至 100uF 的濾波電容，ESR 越大，效率損失會(huì)越大。該濾波電容要能承受較大的峰值電流，并能使電源的輸入電流平均，減小對(duì)輸入電源的沖擊，電容耐壓值應(yīng)高于最大輸入電壓并保持一定的余量。

● LED 輸出電容選擇

LDO 的輸出端 VCC 需接一個(gè)不小于 1uF 的電容。LDO 最大可提供 2mA 的輸出電流。

● PCB 布板注意事項(xiàng)

合理的 PCB 布圖 對(duì)于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性以及降低噪聲來(lái)說(shuō)很重要。使用多層的 PCB 板是減小噪聲的一種很有效的辦法。芯片的管腳 VSSM 和 VSSD 應(yīng)該分別走線，最后都連到 VIN 端的輸入濾波電容 C IN 的接地腳上。VSSM 和 VSSD 引腳需與 PCB 的地連成一片，以保證良好的接地以及散熱，同時(shí)芯片底部的散熱金屬片亦需與 PCB 板的銅箔相連以利于散熱。盡量減小電阻 R CS 兩端走線引起的寄生電阻，以保證輸出電流的精度。為了有效減小電流回路的噪聲，輸入旁路電容 C IN 應(yīng)另行接地，并盡可能靠近芯片的輸入管腳 VIN。電感器請(qǐng)盡量靠近芯片的 VIN 和 LX 管腳，以避免寄生電阻所造成的效率損失。管腳 LX 處在快速開(kāi)關(guān)的節(jié)點(diǎn)，所以 PCB 走線應(yīng)當(dāng)盡可能的短。

審核編輯?黃昊宇