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PT6903c

概述

PT6903是一款PFM工作方式的高亮度LED驱动IC,其输入电压范围为7V-36V,可以有效地驱动1A 的输出电流,工作频率可以达到1MHz。PT6903以恒流方式驱动一颗或多颗串联LED灯,使可靠性得到加强。

PT6903有两种调光功能,线性调光和PWM调光。通过给线性调光输入端LD不同的输入电压,便可使输出电流在其最小值与最大值之间连续变化。PT6903也可以接受占空比为0~100%、频率范围为100Hz 到几 KHz的PWM信号进行调光。

PT6903还集成了两种保护功能,即过流保护和过温保护。如果输出短路或是输出电流达到正常工作电流的两倍时,将会发生过流保护。温度保护又有两种实现机制,一种是IC内部的过温保护,当IC温度升高到135℃时,内部功率管被关闭,只有当IC的温度降到115℃时才会重新开启;另一种是在IC外部通过在LD端加温度补偿电路,当系统温度升高到设定的温度时使LD端的电压低于240mV,这样LED的电流就会降低,系统的温度也就会降低。

特点

?效率>90%

?宽输入电压范围:7V~36V

?恒流驱动,驱动电流可达1A

?线性调光&PWM调光

?过温保护

?过流保护

?集成40V功率NMOS

应用

? DC/DC LED 驱动

?低压应用工业照明

? LED取代低压卤素灯照明

?装饰LED照明

电路框图

引脚架构

8 PINS, SOP

5 PINS,TO252

引脚说明

腳位編號腳位名稱說明

SOP8 TO252 R T固定关断时间设定端 1 1

CS LED 电流检测端 2 2 GND IC地 3 3

SW 输出功率管漏端 4 4

VIN 电压输入端 5 5 PWMD PWM调光 & 使能端 6 VDD 内部调制电压7

LD 线性调光端8

功能描述

PIN 功能描述

RT (PIN1):固定关断时间设定端。此引脚电压为1.18V ,外接电阻RT 到GND ,固定关断时间由下

式决定:

T OFF R ××=?12107.12T

CS (PIN2):LED 灯电流检测端。当功率管开启,LED 电流流过CS 端的反馈电阻R CS ,CS 端的电

压上升,当CS 电压上升到240 mV ,内部功率管关闭。LED 的峰值电流可由下式计算: CS

PK R mV

240I =

GND (PIN3):IC 地。

SW (PIN4):IC 内部功率NMOS 的漏端。电感的一端以及肖特基二极管的正端连接到此引脚。为了减

小电磁干扰,SW 端的金属面积应当尽量减小。

VIN (PIN5):电源输入端。 输入电压范围为7V ~ 36V 。同时输入电压还应满足比输出LED 端电压高2V 以上以使PT6903正常工作。此引脚须接一电容到地。

PWMD (PIN6):PWM 调光与使能输入端。仅见于SOP-8 封装。此PIN 有两个功能:第一是使能输入,当此PIN 输入为逻辑高电平时IC 才能正常工作,而当此PIN 输入为逻辑低电平时IC 关闭;第二个功能是PWM 调光,可以接受100赫兹到几千赫兹的PWM 信号,如果不需要PWM 调光,此PIN 应与VDD 连接。

VDD (PIN7):内部调制电压。仅见于SOP-8 封装。 此PIN 的电压为4.8V ,由内部调制电路产生,为内部其它电路供电,也可以为IC 外部电路供电。如果悬空,此PIN 不需要滤波电容,此PIN 可提供小于1mA 的电流,如果VDD 外接动态电路,可以加一滤波电容。

LD (PIN8):线性调光端。仅见于SOP-8 封装。 如果此PIN 外加电压高于240 mV ,则线性调光功能失效,所以,如果不需要线性调光,此PIN 可以与VDD 连接。如果此PIN 的电压低于240mV ,则LED 灯的输出电流峰值将由CS 电阻与此PIN 的电压决定,此关系如下式:

CS

LD PK

R V =I

工作过程

PT6903是一款降压型、开环峰值电流检测模式的LED驱动器,这种结构可以精确的控制LED电流而不需要闭环补偿电路。PT6903仅需要很少的外部元件,同时具有线性调光和PWM调光功能。振荡器oscillator产生有规律的脉冲,此脉冲启动强迫开启时间,在强迫开启时间内,SR触发器的复位端失效,以此来避免由于输出功率管导通瞬间产生的尖峰而导致错误的关断。当输出开关管导通后,流过电感的电流开始增加,此电流流过CS电阻而使CS端产生一斜坡电压,此电压同时与内部的240mV电压和LD端电压进行比较,一旦强迫开启时间结束,SR触发器的复位端有效,如果两个比较器有一个的输出变为高电平,RS触发器复位,输出开关管关断,经过一段固定关断时间后,振荡器oscillator产生的脉冲又将启动下一周期的强迫开启时间,如此反复。

PT6903 是以固定关断时间模式工作的,输出开关管的固定关断时间由RT外接电阻大小设定,但是开关管的导通时间与输入电压、负载大小以及电感等因素相关,所以工作频率也是随这些参数变化而动态变化的。固定关断时间以及峰值电流控制结构可以很容易的实现占空比大于0.5的情况,而且可使输出电流在输入电压变化时保持相对稳定。

使用说明

输入电压幅度

PT6903的输入电压范围为7V ~36V ,在此范围内IC 可以正常工作,但是PT6903在工作时还必需满足输入电压比输出电压高出2V 以上,否则,将可能出现两种错误的工作状态:一是当输入电压低于输出电压时,输出开关管一直导通,输出电流比设定的平均电流低;另一种状态是当输入电压虽高于输出电压但不高于2V ,此时输出电流大于设定的平均输出电流,由于PT6903是以峰值电流检测方式工作,而此时的电流还未达到峰值电流的阈值,所以输出开关管也是一直导通的。

电流检测

PT6903的电流检测端输入到内部两个比较器的反相输入端, 而这两个比较器的同相输入端分别是内部产生的240mV 电压和LD 。

为了屏蔽在输出管导通瞬间CS 端的尖峰脉冲而导致错误的关断动作,比较器的输出端在强迫开启时间内是无效的,强迫开启时间由内部电路设定为固定关断时间的1/10。但是由于PCB 布局等因素的不同,可能会使得CS 端的尖峰脉冲幅值过大并且持续时间太长,这样相对较短的强迫开启时间将不能屏蔽CS 的尖峰,使得输出管在强迫开启时间之后就被关断,这又会使得输出LED 电流比设定的正常电流小。更严重的情况下,将会发生错误的过流保护而将电路锁死,这就必须重新给IC 加电。所以在设计时不能把强迫开启时间设地太短,建议固定关断时间设定在1μS 以上,这样强迫开启时间就会大于100nS ,对于大多数应用来说此时间已足够了。

为了减小CS 的尖峰脉冲,还可以在CS 与GND 之间加一个小电容,但是需要注意的是所加的电容将会带来较大的延时。另外,一个好的PCB 布局也可以减小CS 端的尖峰脉冲。

可调固定关断时间

输出开关管的固定关断时间由RT 端的外接电阻设定,其关系由下式给出:

T OFF R ××=?12

107.12T

输出开关管导通时,CS 电压增加,如果LD 接VDD ,当CS 电压增加到240mV 时,内部比较器将会使开关管关断,关断时间由RT 电阻设定,固定关断时间之后,振荡器oscillator 将会强迫输出开关管导通,在强迫开启时间内,无论CS 电压多大都不会改变开关管的状态,强迫开启时间由下式给出: T BLK R ××=?13107.12T

电感选择

电感的饱和电流应当是LED 平均电流的1.5倍以上。在降压型LED 驱动模式中,电感的选择应当使输出电流的峰峰值"△I”为输出平均电流的30%左右,电感值由下式给出: ()LED

off

D LEDs I T V V L ××+=

3.0

其中:VLED 是LED 串的总输出电压, V D 是肖特基二极管的正向压降, Toff 是固定关断时间,0.3 是输出峰峰值电流与平均电流的比值, I LED 为输出平均电流。

电容选择

在电压输入端VIN 需要加一个旁路电容到GND ,应当选择电容值10μF 以上的低等效电阻的电容,陶瓷电容是最好的选择。当输出开关管关断时,电感电流会通过肖特基二极管回流,从而使得输入电容上会有很大的冲击电流,为了提高工作的稳定性,需要选择具有低等效电阻、低等效电感的电容,且保证此电容可以满足减小电流纹波的目的。 等效输入电流为:

()D D I I LED RMS IN ×?×=1)(

其中D 是占空比。

PT6903的输出端不需要电容。

肖特基二极管选择

当每个周期开关管关断时间内,电感电流将会通过二极管再到LED 灯,二极管的耐压应当高于SW 端电压的最大值, 并且应当选择漏电流较小的二极管。

参数计算

下面的计算可以作为元件参数选择的参考:

首先是确定LED 灯电流 I LED 。 则峰峰值电流△I 可由下式得到: LED L I I ×=?3.0

峰值电流I PK 为: LED LED LED PK I I I I ×=××+

=15.13.02

1

因此CS 检测电阻为: LED PK

CS I mV

I mV R ×==

15.1240240

如果输出电压为V LED , 输入电压为V IN 则开关管的占空比可粗略的用下式表示 IN

LED

R V V D =

根据应用条件,确定需要的工作频率f ,则可以得到固定关断时间: ()???

?

?????×=?×=

IN LED IN OFF V V V f D f T 111

而强迫开启时间为0.1TOFF ,如果由此得到的强迫开启时间太短,则应当重新确定工作频率。 RT 电阻可由下式得到: 12107

.12×=

OFF

RT T R

当开关管关断,电感两端的电压为:

D LED L V V V +=?

其中 VD 肖特基二极管的正向导通压降,可以在其规格书上得到。现在可以确定电感值的大小:

()LED OFF

D LED L

L I T V V I T V L ××+=??×?=

3.0

到此,所有的参数都以计算完毕,实际输出电流可以由上面确定的各参数重新确定,如下式:

()L

T V V I OFF

D LED LED ××+=

3.0

线性调光

此功能仅在SOP-8封装中可用,当需要线性调光时,可在LD 端加一个0-240mV 的电压,此时输出LED 电流的大小与LD 端的电压成比例,若不调光,LD 应与VDD 相接。

注意:由于强迫开启时间的存在,即使LD 接地,输出电流也不为零,此电流的大小与输入电压、电感、LED 灯压降等因素有关。若要得到零电流,则需要使用PWMD 端。

PWM 调光

PWM 调光功能也仅在SOP-8封装中可用,当PWMD 输入电压为逻辑低(<0.5V),输出管一直关断,输出电流为零,而当PWMD 输入电压为逻辑高(>1.3V),输出管正常工作。可在PWMD 端加一个低频方波信号进行调光。因为当PWMD 为低时只是关断了输出管,电路的其它部分并未关断,所以PT6903对PWMD 信号的反应速度几乎是瞬间的。若不需要PWMD 调光,PWMD 应与VDD 相接。

开路保护

如果LED 连接开路, 电感仅由一端与SW 端相接,IC 不会被损坏。这一点与boost 升压电路不同,在boost 电路中,这将会使IC 内部的开关管的漏端电压超过其击穿电压而使其损坏。

过流保护

过流保护的阈值大约是设定的工作电流的2倍,但是这并不意味着一旦输出短路就一定会发生过流保护,由于输出寄生电阻的存在,在某些应用中,特别是输入电压较低的应用中,在输出短路后输出电流可能稳定在正常输出电流与保护阈值之间的某个值,只有当输入电压升高到一定值,才会发生过流保护。 一旦发生过流保护,必须重新给IC 上电才会重新工作。

散热考虑

当输出电压与输入电压比较接近时,必需考虑到PT6903的内部功耗问题,在此情况下输出开关管的占空比接近1,而如果此时IC 的工作电流又较大,则IC 的功耗较大,结温也会明显升高。在这种情况下可以使用散热性能较好的TO-252-5L 封装的IC 。

过温保护

当IC的工作温度达到135℃时,PT6903将会发生过温保护而将输出开关管关断,而当温度经过20℃滞回下降到115℃时,输出开关管会被重新开启。过温保护功能可以避免IC温度过高而将IC损坏,增强了IC的可靠性。

温度补偿

若需要温度补偿电路,可以在LD端接一个负温度系数电路,当系统温度升高到设定的温度时使LD脚的电压低于240mV,这样LED的电流就会降低,系统的温度也就会降低。

软启动

在很多应用中,为了减小在电路启动瞬间的尖峰脉冲电流,可在LD端接一个RC延时电路,电阻接到VDD与LD之间,电容接到LD与GND之间。

电路板布局

PT6903的高速工作要求特别注意电路板的布局和各组件的摆放位置。 TO-252-5L封装的散热片与GND 端连在一起,使IC的GND与电路板的地线有一个好的电气连接以及达到更好的散热条件非常重要。为了减小电磁干扰,则要尽量减小SW端的面积,并且尽量缩短SW到GND的高频通路的距离。电压输入端的旁路电容应当尽量靠近IC的电压输入端,为了减小地线的干扰,CS反馈电阻的地线应独立于IC的地线,而直接连接到电路板的地线。减小CS端的连线串连电阻也很重要,最好将CS电阻的一端直接与CS端相连,电阻的另一端直接与电路板地线相连,而不应有很长的连线。

典型应用电路

绝对最大额定值

参数

符号 额定值

单位 R T to GND R T -0.3 ~ +6 V CS to GND CS -0.3 ~ +0。6 V SW to GND SW -0.3~+40 V VIN to GND VIN -0.3 ~ +40 V PWMD to GND PWMD -0.3 ~ +6 V VDD to GND VDD

-0.3 ~ +6 V LD to GND LD -0.3 ~ +6 V 工作温度 Topr -40 ~ +85 ℃ 存放温度

Tstg

-65 ~ +150 ℃

电气特性参数

(除非特别说明,否则 Ta=25℃, VIN=24V)

參數

符號 測試條件 最小值 標準值 最大值單位输入电压 V IN 直流输入

7 24 36 V 工作电流 I INAC VIN =

7~36V 0.5 1.5 2.5 mA 关断电流 I INSD VIN =7~36V 200 500 800 μA 驱动电流

I SW VIN =24V 1 A VDD 驱动电流大小 I VDD VIN =7~36V 1 mA

输出电流检测阈值 V CS Ta=-40~+85℃ 220 240 260 mV

PWMD 下拉电阻r R PWMD 80 100 120 K ? PWMD 逻辑高电平 V EH VIN =24V 1.3 V PWMD 逻辑低电平 V EL VIN =24V 0.5 V 过温保护温度 T SD 135 ℃ 温度滞回 T HYS 20 ℃

过流保护电流

I OC VIN>15V ,RRT=100K ?

RCS=0.28(ILED=700mA) 1.2 1.4 A

R T 电压 V RT VIN=7~36V ,R T =56K ? 1.16 1.18 1.20 V

VDD 电压 VDD VIN =12V 4.5 4.8 5.1 V

固定关断时间 T OFF VIN=24V ,R T =220K ? 2.4 2.8 3.2 μS

强迫开启时间

T BLK R T =220K ? 0.24 0.28 0.32 μS 最小固定关断时间 T OFFMIN VIN =

7~36V 1 μS 最大工作占空比

D MAX VIN =7~36V 100 % 输出功率MOS 导通电阻 R ON VIN =24V 0.6 1 ?

输出功率MOS 漏电流

I SW_LC VIN=36V ,VSW=36V 0.1 μA

定购信息

定购編號包裝型式正印

PT6903-S (L) 8 Pins, SOP, 150MIL PT6903-S

PT6903(L) 5Pins, TO-252 PT6903 Notes:

1. (L), (C) or (S) = Lead Free.

2. The Lead Free mark is put in front of the date code.

外觀尺寸圖

8 PINS, SOP, 150MIL

Symbol Min. Typ. Max.

1.75

1.55

A 1.35

0.25

0.15

A1 0.05

1.40

1.65

A2 1.25

0.70

0.60

A3 0.50

b 0.38 - 0.51

0.47

0.42

b1 0.37

c 0.17 - 0.25

0.23

c1 0.17

0.20

4.90

5.00

D 4.80

6.25

6.00

E 5.80

4.00

3.90

E1 3.80

BSC.

e 1.27

0.80

L 0.45

0.60

REF.

L1 1.04

BSC.

L2 0.25

R 0.07 - -

R1 0.07 -

0.50

0.40

h 0.30

θ0O - 8o

θ1 15O 17O 19O

θ2 11O 13O 15O

θ3 15O 17O 19O

θ4 11O 13O 15O

Note: Refer to JEDEC MS-012 Variation AA

5 PINS, TO-252

Millimeter

Symbol

Min. Nom. Max.

A1 0.05 0.15 0.25

A2 2.10 2.30 2.50

A3 0.50 0.60 0.70

b 0.46 - 0.60

b1 0.45 0.50 0.55

c 0.49 - 0.56

c1 0.48 0.50 0.52

D 6.30 6.50 6.70

D1 5.30REF

E1 5.30 5.50 5.70

e 1.27BSC

L 1.40 1.50 1.60

L1 3.00 3.10 3.20

L2 1.40BSC

θ0°- 8°

Note:

1. All dimensions refer to Jedec standard TO-252 AD do not include mold flash or protrusions.

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