华润矽威-PT4115E

PT4115E
50V/1.5A降压型 ，高亮度LED恒流驱动器
华润矽威科技（上海）有限公司 
PT4121_AN01_Rev CH1.0
PT4115E 应用说明
产品功能 50V/1.5A 降压型，高亮度恒流驱动器
常规应用
DC 输入： 24V/48V、AC 输入：24VAC
DC 输出：10V/1A
文件编号 PT4115E_AN01
版本 1.0
1. 产品概况
1.1 特点
 很宽的输入电压范围：6V 到 50V
 效率高达 97%  3%的输出电流精度
 复用 DIM 引脚进行 LED 开关、模拟调光与 PWM 调光
 RCS 开路保护
 LED 开路保护
 热关断保护
 SOT89-5 封装
1.2 概述
PT4115E 是一款工作在连续电感电流导通模式的降压型恒流驱动芯片，用于驱动一颗或
多颗串联 LED，输出电流精度高达 3%。PT4115E 输入电压范围从 6V 到 50V，输出电流可调,
较大可达 1.5A。其采用高端电流采样电阻设置 LED 平均电流，并通过 DIM 引脚进行模拟调光
和 PWM 调光。
2. 典型应用电路
Rs
Rs
I OUT 0.2 / 2 0.17 0.23
  
Rs
Rs
I OUT 0.2 / 2 0.17 0.23
  
PT4115E
50V/1.5A降压型 ，高亮度LED恒流驱动器
华润矽威科技（上海）有限公司 
PT4121_AN01_Rev CH1.0
PT4115E DEMO BOARD BOM List
Item Reference Value Quantity Description
1 C2 10μF//10uF 2 CAP SMD 50V 10μF K X7R 1210
2 C3 0.1μF 1 CAP SMD 100V 0.1μF K X7R 0805
3 D1 0 1 短接
4 R4 0 1 RES SMD 1/8W 0ohm J 0805
5 C4 1μF 1 CAP SMD 50V 1μF K X7R 1206
6 C5 0.1μF 1 CAP SMD 16V 0.1μF K X7R 0805
7 C1、D2、D4、D5、R2、R3 NC
8 D3 SS210 1 Diode Schottky SMB 100V 2A
9 L1 68μH 1 INDUCTOR 68μH 12.15*12.15*7.5mm
10 R1 0.33R//0.47R 2 RES SMD 1/4W 0.2ohm J 1206
11 U1 PT4115E 1 IC Powtech PT4115E SOT89-5
3. 工作原理介绍
PT4115E和电感（L）、电流采样电阻（RS）形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压
型恒流LED驱动器。
VIN上电时，电感（L）和电流采样电阻（RS）的初始电流为零，LED输出电流也为零。
这时候，CS比较器的输出为高，功率开关导通，电流通过电感（L）、电流采样电阻（RS）、
LED和功率开关从VIN流到地，电流上升的斜率由VIN、电感（L）和LED压降决定，在RS上
产生一个压差VCSN， 当(VIN-VCSN) > 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（D），当(VIN-VCSN) 
< 170mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为
4. 关键元件参数设计
4.1 输出电流的设置
上述等式成立的前提是 DIM 端悬空或外加 DIM 端电压** 2.5V（但必须低于 5V）。实际
上，RS 是设定了 LED 的较大输出电流，通过 DIM 端，LED 实际输出电流能够调小到任意值。
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。薄膜贴片电阻按照额定功率的 70%降额使用，例如输出电流 1A，采样电阻
建议使用两个 1/4W、1206 的 0.33Ω与 0.47Ω并联。
4.2 续流二极管的选择
为了保证较高的效率以及性能，二极管（D）应选择快速恢复、低正向压降、低寄生
电容、低漏电的肖特基二极管，电流能力以及耐压视具体的应用而定，但应保持30%的余
量，有助于稳定可靠的工作。
1
  * *(1 ) OUT OUT
C OUT
IN IN
V V I I
V V 2
OUT I
(1 / ) 1
0.3
OUT IN OUT
LED
V V V
L I fsw
 

 
* 1
2 * * 1
IN OUT OUT
LP OUT
sw IN
V V V
I I
f L V
  
      
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另外值得注意的一点是应考虑温度**85°C时肖特基的反向漏电流。过高的漏电会增
加系统的功率耗散。
AC24V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。
4.3 输入电容 C1 的选择
输入电容需要吸收输入端的开关电流，要求承受充足的纹波电流有效值。输入电容的
纹波电流有效值 IC1 可按如下公式计算：
当输入电压是输出电压的2倍时，IC1较大，为 。因此，推荐选择纹波电流有效值
大于输出电流的1/2，典型耐压值为50V，容值≥22μF，X7R或者更高等级的瓷片电容。
4.4 电感 L1 的选择
选择电感时，需要考虑以下方面：
1. 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（典型值200KHz），建议纹波电流选取大约为开关电流峰值的
30%，则对应的电感L1可通过以下公式计算：
其中 fSW 为开关频率，ILED为 LED 输出电流。
2. 输出电流为 IOUT时，选择的电感的额定饱和电流值大于电感的峰值电流，至少留有
30%的裕量即 ISAT=1.3ILP。电感的峰值电流 ILP可按如下公式计算：
IOUT为 LED 输出电流。
3. 在开关频率较高时，电感的DCR内阻和磁心损耗必须足够低才能实现要求的效率指
标。建议选择一个DCR内阻小于50 mΩ 电感来实现高的总效率。
4.5输出电容 C2 的选择
对应大部分应用，可不使用输出电容。如果需要减少输出电流纹波，一个较有效
的方法即在LED的两端并联一个容2.2μF的电容可满足大部分需求。适当的增大输出电
容可以抑制更多的纹波. 需要注意的是输出电容不会影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。
4.6 模拟调光
DIM端可以外加一个直流电压(VDIM)调小LED输出电流，较大LED输出电流由（0.2/RS）
设定。
LED 平均输出电流计算公式：
S
DIM
OUT 2 5 R 0 2 V I   . . (0.5V V 2.5V)  DIM  (2.5V V 5V)  DIM  S
OUT R
0.2 I  S
OUT R 0 2 D I   . (0 D **,2.5V V 5V)    pulse  S
pulse
OUT 2 5 R V 0 2 D I     . . (0 D **,0.5V V 2.5V)    pulse 
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VDIM在 范围内LED保持**电流等于
4.7 PWM 调光
LED的较大平均电流由连接在VIN和CSN两端的电阻RS决定，通过在DIM管脚加入可
变占空比的PWM信号可以调小输出电流以实现调光，计算方法如下所示：
如果高电平小于2.5V，则
通过 PWM 调光，LED 的输出电流可以从 0%到 **变化。LED 的亮度是由 PWM
信号的占空比决定的。例如 PWM 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 LED 的色度。PT4115E 调光频率较高可达 20kHz.
4.8 软启动
输出电流很大且输入电压源输出电流能力有**,可通过在DIM接入一个外部电容C6
至GND，使得启动时DIM端电压缓慢上升，这样LED的电流也缓慢上升，从而实现软启动
同时可避免输入电压源被限流。建议电容值选取0.47µF的0805瓷片电容,在电容两端加肖
特基二极管到VIN加速电容放电可解决连续开关机IC无法正常启动的情况。
4.9 IC 过热保护
PT4115E 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**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 时，IC
即会重新恢复至正常工作状态。
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5. PCB Layout 注意事项
合理的 PCB 布局设计对实现芯片的稳定工作是至关重要的。
1. 当输入电容离芯片的 VIN 引脚水平距离很远时，寄生电感会较大，上电过程中较大 di/dt
在寄生电感上产生的噪声会影响芯片的采样，致 IC 工作出现异常。避免上述问题，需
在靠近芯片 VIN 引脚至 GND 并联一个 0.1µF 的瓷片电容。
错误的 PCB Layout 示意图 1：
正确的 PCB Layout 示意图 2： 较好的 PCB Layout 示意图 3： 2.电流采样电阻 Rs 尽可能靠近芯片 VIN 与 CSN 引脚以减小电流采样误差；
3.电流环路，包括输入电容、采样电阻、电感、肖特基二极管，应尽可能短；
4.为了有效地减小电流环路的噪声，输入旁路电容建议单点接地。输入电容C1的地与 MOS
管 Q1 的地均为功率地，芯片 U1 的地为信号地，正确的做法是“MOS 管 Q1 的地先与输
入电容 C1 的地连接然后再由输入电容的单点地连接至芯片 U1 的地”。
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示意图如下：
错误的做法 正确的做法
5.MOS 管的 DRAIN 端是开关节点，走线尽可能短且远离芯片，以减小电感的辐射。
PCB Layout 参考图
TOP Layer BOTTOM Layer
6. 散热注意事项
当系统工作的环境温度较高及驱动大电流负载时，必须要注意避免系统达到功率较
限。在实际应用中，要求达到每25mm2 的PCB 大约需要1oz 敷铜的电流密度以有利于散
热。若PCB板允许，请尽量多敷铜，并连接至电源的GND，以吸收电感的干扰，也有利于
散热。
7. 应用注意事项
7.1输出负载使用电子负载的 CV 模式时，由于电子负载响应速度较慢，当无输出电容或
输出电容较小时，PT4115E 会出现工作异常。改善的措施：加大输出电容，延长启动
时间，当启动时间大于电子负载响应时间时，PT4115E 在 CV 模式下也能正常工作。
7.2测试 PT4115E 开关机及动态性能时，输出负载务必采用 LED 灯。
8. Revision History
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