PT4121E23F

PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 概述 特点     PT4121 是一款工作在连续电感电流导通模式的降 压型恒流控制器，用于驱动一颗或多颗串联 LED。 PT4121 输入电压范围从 6V 到 60V，输出电流可调。 PT4121采用高端电流采样设置LED平均电流，并通 极少的外部元器件 很宽的输入电压范围：6V 到 60V 高达 97%的效率 复用 DIM 引脚进行 LED 开关、模拟调光和 PWM 调光 可达 1MHz 开关频率 输出可调的恒流控制方法 3%的输出电流精度 高端电流采样 无需补偿的迟滞控制方式 RCS 开路保护 LED 开路/短路保护 热关断功能         过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光。 当DIM的电压低于0.3伏时，PT4121关断功率开关，进 入极低工作电流的待机状态。 PT4121 采用 SOT23-6、SOP-8 或 ESOP-8 封装。 应用      低压 LED 射灯代替卤素灯 车载 LED 灯 LED 备用灯、应急灯、标志灯、信号灯 液晶电视背光 SELV 照明 定购信息 封装 温度范围 定购型号 包装运输 SOT23-6 -40 oC to 85 oC PT4121E23F SOP8 -40 oC to 85oC PT4121ESOH ESOP8 -40 oC to 85 oC PT4121EESH 产品打印 3000 颗/盘 4121 编带 4000 颗/盘 PT4121 编带 xxxxxX 4000 颗/盘 PT4121 编带 xxxxxX 典型应用电路 D1 VIN 6.0V~60V CIN Rcs VIN VCC CSN PT4121 DIM L1 DRV GND 管脚 3 SOT23-6 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 5 4 VCC DRV GND NC 1 VCC 2 DRV 3 GND 4 8 NC 7 NC 1 CSN VCC 2 6 VIN DRV 3 5 DIM GND 4 SOP-8 WWW.CRPOWTECH.COM PT4121 DIM 2 6 PT4121 CSN 1 PT4121 VIN 8 NC 7 CSN 6 VIN 5 DIM ESOP-8 第1页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 管脚描述 SOT23-6 管脚号 管脚名称 1 VIN 电源输入端，必须就近接旁路电容 2 CSN 电流采样端，采样电阻接在CSN和VIN端之间 3 DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 4 GND 信号和功率地 5 DRV 栅极驱动输出，将该引脚连接至外部 MOSFET 的栅极 6 VCC 内部 LDO 输出，连接 1μF 去耦电容至地 SOP-8&ESOP-8 管脚号 管脚名称 1 NC 2 VCC 内部 LDO 输出，连接 1μF 去耦电容至地 3 DRV 栅极驱动输出，将该引脚连接至外部 MOSFET 的栅极 4 GND 信号和功率地 5 DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 6 VIN 电源输入端，必须就近接旁路电容 7 CSN 电流采样端，采样电阻接在 CSN 和 VIN 端之间 8 NC 描述 描述 无连接 无连接 极限参数(注 1) 符号 VIN 参数 单位 -0.3~65 V +0.3~(-6.0) V -0.3~6 V 电源电压 CSN 电流采样端 (相对 VIN) DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 PDMAX 参数范围 最大功耗(TA=25℃) (注 2) PTR SOT23-6 封装热阻 θJA (TA=25℃) PTR SOP-8 封装热阻 θJA (TA=25℃) PTR ESOP-8 封装热阻 θJA (TA=25℃) 0.56 W 220 oC /W 184 oC /W 63 oC /W TJ 工作结温范围 -40 to150 oC TOPT 工作温度范围 -40 to +85 oC TSTG 储存温度范围 -55 to 150 oC 2 kV ESD ( 注 3) 推荐工作范围 符号 参数 VIN 电源电压 TOPT 工作温度 参数范围 单位 6 ~ 60 V -40 to +85 oC 注 1：最大极限值是指超出该工作范围，芯片有可能损坏。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标 的测试条件下的直流和交流电参数规范。对于未给定上下限值的参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了 器件性能。 注 2：温度升高最大功耗一定会减小，这也是由 TJMAX, θJA,和环境温度 TA 所决定的。最大允许功耗为 PDMAX = (TJMAX - TA)/ θJA 或是极限范围给出的数字中比较低的那个值。 注 3：人体模型，100pF 电容通过 1.5kΩ 电阻放电。 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 WWW.CRPOWTECH.COM 第2页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 电气参数(注 4, 5) 无特别说明 VIN=24V, TA=25 oC 符号 VIN 参数 测试条件 输入电压 最小值 典型值 6 最大值 单位 60 V 5.5 V VCC 内部LDO电压 VUVLO 欠压保护 VCC下降 4.5 V VUVLO_HYS 欠压保护迟滞 VCC上升 300 mV FSW 最大工作频率 1 MHz 4.5 5.0 电流采样 VCSN 平均采样电压 VCSN_HYS 采样电压迟滞 ICSN VIN- VCSN 194 200 206 mV ±15 % µA CSN管脚输入电流 VIN-VCSN=50mV 8 ISD 关断电流 VDIM 230mV时，CS比 较器的输出变低，功率开关关断，电流以另一个斜率流过 电感（L）、电流采样电阻（RS）、LED和肖特基二极管 用细节见后面应用说明。 DIM 管脚也可以通过外加直流电压(VDIM) 调小 LED 电流（模拟调光），最大 LED 电流由采样电阻 RS 决定。 直流电压(VDIM) 的有效的调光范围是 0.5V 到 2.5V。当直 流电压(VDIM)高于 2.5V，输出 LED 电流保持恒定，并由 (0.2/RS)设定。LED 电流还可以通过 DIM 到地之间接一个 电阻到进行调节，内部有一个上拉电阻（典型 200K 欧姆） 接在内部稳压电压 5V 上，DIM 管脚的电压由内部和外部 的电阻分压决定。 DIM管脚在正常工作时可以浮空。当加在DIM上的电 （D），当(VIN-VCSN) < 170mV时，功率开关重新打开， 压低于0.3V时，功率开关关断，LED电流降为零。关断期 这样使得在LED上的平均电流为 间，内部稳压电路保持待机工作，静态电流仅为60μA。 I OUT 此外，为了保证可靠性，PT4121内部包含过热保护 0.17  0.23   0.2 / Rs 2  Rs 功能（TSD），在芯片过热（150℃）时保护芯片和系统。 PT4121还可以通过DIM管脚外接热敏电阻（NTC）到LED 高端电流采样结构使得外部元器件数量很少，采用 1%精度的采样电阻，LED 输出电流控制在±3%的精度。 附近，检测温度动态调节LED电流保护LED，详见后面应 用说明。 PT4121 可以在 DIM 管脚加 PWM 信号进行调光，DIM 管脚电压低于 0.3V 关断 LED 电流，高于 2.5V 全部打开 LED 电流，PWM 调光的频率范围从 100Hz 到 20KHz 以 上。当高电平在 0.5V 到 2.5V 之间，也可以调光，具体应 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 WWW.CRPOWTECH.COM 第4页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 特性曲线 无特别说明 VIN=24V，3LEDs，IOUT=1A，TA=25℃ Efficiency Steady State 2µS/div Input Power On Input Power Off 2mS/div 100mS/div EN Power On EN Power Off 400µS/div 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 200µS/div WWW.CRPOWTECH.COM 第5页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 特性曲线（接上页） 无特别说明 VIN=24V，3LEDs，IOUT=1A，TA=25℃ PWM Dimming PWM Dimming (2KHz,50%) (2KHz,1%) 400µS/div 400µS/div Short LED+ to LED- Protection Short LED+ to LED- Recovery 20µS/div Open LED Load Protection 20µS/div Open LED Load Recovery 2mS/div 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 40µS/div WWW.CRPOWTECH.COM 第6页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 特性曲线（接上页） 无特别说明 VIN=24V，3LEDs，IOUT=1A，TA=25℃ Open RCS Protection 2S/div 应用说明 通过外部电流采样电阻RS设定LED平均电流 RS决定，通过在DIM管脚加入可变占空比的PWM信号可以 LED的平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻RS决 调小输出电流以实现调光，计算方法如下所示： 定： I OUT I OUT  0.2  RS 上述等式成立的前提是DIM端浮空或外加DIM端电压 高于2.5V（但必须低于5V）。实际上，RS是设定了LED 0. 2  D RS (0  D  100%,2.5V  V pulse  5V ) 如果高电平小于2.5V，则 的最大输出电流，通过DIM端，LED实际输出电流能够调 I OUT  小到任意值。 V pulse  0.2  D 2.5  RS 通过直流电压实现模拟调光 DIM端可以外加一个直流电压(VDIM)调小LED输出电 流，最大LED输出电流由（0.2/RS）设定。 通过PWM调光，LED的输出电流可以从0%到100%变 LED 平均输出电流计算公式： I OUT  (0  D  100%,0.5V  V pulse  2.5V ) 化。LED的亮度是由PWM信号的占空比决定的。例如PWM 0.2  VDIM (0.5V  V DIM  2.5V ) 2.5  RS 信号25%占空比，LED的平均电流为(0.2/RS)的25%。建议 设置PWM调光频率在100Hz以上，以避免人的眼睛可以看 到LED的闪烁。PWM调光比模拟调光的优势在于不改变 VDIM在 ( 2.5V 电流等于 I OUT  VDIM  5V ) 范围内LED保持100% 关断模式 0.2  RS 通过在DIM端接入0.3V以下的电压，实现系统关断， 通常情况下，系统的静态电流保持在100μA以下。 通过PWM信号实现调光 软启动模式： LED的最大平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 LED的色度。PT4121调光频率最高可达20kHz. 通过在DIM接入一个外部电容，使得启动时DIM端电 WWW.CRPOWTECH.COM 第7页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 压缓慢上升，这样LED的电流也缓慢上升，从而实现软启 极管，电流能力以及耐压视具体的应用而定，但应保持 动。 30%的余量，有助于稳定可靠的工作。 另外值得注意的一点是应考虑温度高于85°C时肖特 旁路电容 在电源输入必须就近接一个低等效串联电阻（ESR） 的旁路电容，ESR越大，效率损失会变大。该旁路电容要 能承受较大的峰值电流，并能使电源的输入电流平均，减 小对输入电源的冲击。直流输入时，该旁路电容的最小值 为10μF，在交流输入或低电压输入，旁路电容需要100μF 的钽电容或类似电容。该旁路电容尽可能靠近芯片的输入 基的反向漏电流。过高的漏电会导致增加系统的功率耗 散。 AC12V整流二极管（D）一定要选用低压降的肖特基 二极管，以降低自身功率耗散。 以下网页可以为您的选型提供帮助: www.vishay.com www.onsemi.com 管脚。 为了保证在不同温度和工作电压下的稳定性，建议使 用X5R/X7R的电容。以下网页查询到相关的参数信息，会 高亮度 LED 有时需要提供温度补偿电流以保证可靠 稳定的工作，这些 LED 通常被设计在驱动板之外。 对您的选型有所帮助。 PT4121 的内部温度补偿电路已将输出电流达到尽可 www.murata.com www.t-yuden.com www.avxcorp.com 能的稳定。PT4121 还可以通过 DIM 管脚外接热敏电阻 （NTC）或者二极管（负温度系数）到 LED 附近，检测 LED 温度动态调节 LED 电流以保护 LED。随着温度升高， 选取电感 选择较低的电感值会提高开关频率，增大开关损耗。 大部分应用建议选择开关频率在100kHz至500kHz，对应 的电感值可通过以下公式计算： L 负载电流的热补偿 DIM 端电压降低，从而降低 LED 输出电流，实现系统的 温度补偿。 IC过热保护(TSD) (1  V OUT / V IN )  V OUT 0.3  I LED  fsw PT4121 内部设置了过温保护功能（TSD）,以保证系 统稳定可靠的工作。当 IC 芯片温度超出 150℃，IC 即会 进入 TSD 保护状态并停止电流输出，而当温度低于 130 为了得到较高的效率，建议选择直流导通阻抗较小的 时，IC 即会重新恢复至工作状态。 电感。 PCB布板的注意事项 选取输出电容 合理的 PCB 布局 对于最大程度保证系统稳定性以及 对应大部分应用，可不使用输出电容。如果需要减少 低噪声来说很重要。使用多层 PCB 板是避免噪声干扰的 输出电流纹波，一个最有效的方法即在LED的两端并联一 一种很有效的办法。为了有效减小电流回路的噪声，输入 个电容2.2μF的电容可满足大部分需求。适当的增大输出 旁路电容应当另行接地。PCB 铜箔与 PT4121 的接触面积 电容可以抑制更多的纹波. 需要注意的是输出电容不会影 要尽可能大，以利散热。 响系统的工作频率和效率，但是会影响系统启动延时以及 调光频率。 电感、电流采样电阻应当尽量靠近 VIN 和 CSN 引脚 以减小电流采样误差。输入环路，包括输入电容、肖特基、 MOSFET，应尽量短。 选取二极管 为了保证最大的效率以及性能，二极管（D）应选择 快速恢复、低正向压降、低寄生电容、低漏电的肖特基二 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 WWW.CRPOWTECH.COM 第8页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 封装信息 SOT23-6 Package D θ b L E E1 L1 0.2 e c Millimeters Inches Min Max Min Max A - 1.450 - 0.057 A1 0.000 0.150 0.000 0.006 A2 0.900 1.300 0.035 0.051 b 0.300 0.500 0.012 0.020 c 0.080 0.220 0.003 0.009 D 2.820 3.020 0.111 0.119 E 1.500 1.700 0.059 0.067 E1 2.600 2.950 0.102 0.116 e e1 L 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 A A1 Symbol A2 e1 0.950TYP 1.800 0.037TYP 2.000 0.600REF 0.071 0.079 0.024REF L1 0.300 0.600 0.012 0.024 θ 0° 8° 0° 8° WWW.CRPOWTECH.COM 第9页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 SOP-8 Package Symbol Inches Min Max Min Max A 1.350 1.750 0.053 0.069 A1 0.100 0.250 0.004 0.010 A2 1.250 1.650 0.049 0.065 b 0.330 0.510 0.013 0.020 c 0.170 0.250 0.007 0.010 D 4.700 5.100 0.185 0.201 E 3.800 4.000 0.150 0.157 E1 5.800 6.200 0.228 0.244 e 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 Millimeters 1.270(BSC) 0.050(BSC) L 0.400 1.270 0.016 0.05 θ 0° 8° 0° 8° WWW.CRPOWTECH.COM 第 10 页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 ESOP-8 Package Symbol Inches Min Max Min Max A 1.350 1.750 0.053 0.069 A1 0.050 0.150 0.002 0.006 A2 1.350 1.650 0.053 0.065 b 0.330 0.510 0.013 0.020 c 0.170 0.250 0.007 0.010 D 4.700 5.100 0.185 0.201 D1 2.750 3.402 0.108 0.134 E 3.800 4.000 0.150 0.157 E1 5.800 6.200 0.228 0.244 E2 2.110 2.710 0.083 0.107 e 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 Millimeters 1.270(BSC) 0.050(BSC) L 0.400 1.270 0.016 0.05 θ 0° 8° 0° 8° WWW.CRPOWTECH.COM 第 11 页 PT4121 60V 降压型、高亮度 LED 恒流控制器 重要声明 华润矽威(POWTECH)有权对所提供的产品和服务进行更正、修改、增强、改进或其它更改， 并有权中止提供任何产品和服务。客 户在下订单前应获取最新的相关信息, 并验证这些信息是否完整且是最新的。所有产品的销售都遵循在订单确认时所提供的华润矽威销 售条款与条件。 华润矽威保证其所销售的产品的性能符合产品销售时半导体产品销售条件与条款的适用规范。仅在华润矽威保证的范围内，且华润 矽威认为有必要时才会使用测试或其它质量控制技术。除非适用法律做出了硬性规定，否则没有必要对每种产品的所有参数进行测试。 华润矽威对应用帮助或客户产品设计不承担任何义务。客户应对其使用华润矽威的产品和应用自行负责。为尽量减小与客户产品和 应用相关的风险，客户应提供充分的设计与操作安全措施。 华润矽威产品未获得用于FDA Class III（或类似的生命攸关医疗设备）的授权许可，除非各方授权官员已经达成了专门管控此类使 用的特别协议。 只有那些华润矽威特别注明属于军用等级或“增强型塑料”的华润矽威产品才是设计或专门用于军事/航空应用或环境的。购买者认可 并同意，对并非指定面向军事或航空航天用途的华润矽威产品进行军事或航空航天方面的应用，其风险由客户单独承担，并且由客户独 力负责满足与此类使用相关的所有法律和法规要求。 华润矽威未明确指定符合ISO/TS16949 要求的产品不能应用于汽车。在任何情况下，因使用非指定产品而无法达到ISO/TS16949 要求，华润矽威不承担任何责任。 华润矽威科技(上海)有限公司 PT4121_DS_Rev CH 1.4 WWW.CRPOWTECH.COM 第 12 页