1、大功率LED燈升壓恒流驅(qū)動控制器 QX5305概述QX5305 是一款高效率，穩(wěn)定可靠 的高亮度LED燈驅(qū)動控制IC ,內(nèi)置高精 度比較器，off-t ime控制電路，恒流驅(qū)動 控制電路等，特別適合大功率，多個高 亮度LED燈串恒流驅(qū)動。QX5305采用固定off-t ime控制 工作 方式，其工作頻率可高達(dá)2.5MHz，可使外部電感和濾波電容、 提高。深圳市森利威爾電子公司體積減少，效率羅薇 1 3 7 6 0 3 2 5 0?70亮度可調(diào):特性? 可編程驅(qū)動電流，最高可達(dá)2A? 咼效率：最咼達(dá)95%? 寬輸入電壓范圍：2.5V100V? 高工作頻率：2.5MHz? 工作頻率可調(diào)：500KH

2、z2.5MHz? 驅(qū)動LED燈功能強(qiáng)：LED燈串可從1個到幾 十個LED高亮度燈通過EN端PWM調(diào)節(jié)LED燈亮在DIM腳加PWM信號，可調(diào)節(jié)LED燈的亮度。通過調(diào)節(jié)外置的電阻，能控制高亮 度LED燈的驅(qū)動電流，使LED燈亮度 達(dá)到預(yù)期恒定亮度，流過高亮度LED燈 的電流可從幾毫安到2安培變化。訂貨信息QX5305X度應(yīng)用范圍? 干電池供電LED燈串? LED燈杯? RGB大顯屏高亮度LED燈? 平板顯示器LED背光燈? 恒流充電器控制? 通用恒流源P:DIP-8-LG:SO-81 of 11方框圖管腳排列圖2 of 11# of 11VSS 1ENRCOMP 3SOPSFBTQX5305DFF

3、VVDTOCSDR# of 11管腳定義:管腳序號管腳名稱功能描述1VSS電源地2EN芯片使能端3COMP內(nèi)部比較器補(bǔ)償4FB電壓反饋端5DRV外部MOS驅(qū)動端6CS電流反饋檢測腳7TOFF關(guān)斷時間設(shè)定8VDD電源正(2V-6.5V)極限參數(shù)參數(shù)符號描述值單位電壓VmaxVDD腳電電壓8VVmi n-maxEN, CS和FB腳電壓值-0.3-VDD+0.3V溫度Tmi n-max工作溫度范圍-20-85oCTstorage存儲溫度范圍-40-165oCESDVESDESD電壓（人體模式）2000V主要電氣性能和指標(biāo)參數(shù)參數(shù)符號測試條件最小典型最大單位電源電壓VDD2.56.5VCS腳反饋電壓V

4、 cs250260270mVFB腳反饋電壓V FB250260270mV工作電流IDD0.51mA關(guān)斷時間（Toff腳懸空）T OFF0640ns待機(jī)電流IDDQ1uAEN腳邏輯高電平V ENH2.0VEN腳邏輯低電平V ENL0.8VDRV腳電壓上升時間T RISE500pF電容在DRV腳上 時50nsDRV腳電壓下降時間TfALL500pF電容在DRV腳上 時50ns典型應(yīng)用電路圖- ¥沿芯iTV-41V酥如產(chǎn)FaLH窗£ R圏1-E沽.3If L4T工作原理簡述QX5305采用峰值電流檢測和固定off-time控制方式。片內(nèi)的R-S觸發(fā)器分別由off-time定時 器

5、置位和CS比較器、FB比較復(fù)位，它控制外部MOSFET管并和功率電感L、LED、肖特基二 極管共同構(gòu)成一個自振蕩的，連續(xù)電感電流模式的升壓型恒流LED驅(qū)動電路（參見圖1）。除了固定off-time控制這點夕卜，QX5305的工作方式和普通的電流模式PWM控制型DC/DC升 壓電路非常相似。當(dāng)工作在連續(xù)電流模式下時，流過功率電感的電流II如圖2所示。Vdd上電時，off-time定時器的輸出置位內(nèi)部觸發(fā)器使輸出為高，驅(qū)動外部了功率MOSFET導(dǎo) 通，Ton周期開始。這時候，流過功率電感L的初始電流為零，電流以上升的模式從Vin通過功 率電感L, MOSFET和電流采樣電阻Res流到地。該電流將一

6、部分能量儲存在功率電感里并在Res 上產(chǎn)生一個壓降Vcs。與此同時輸出濾波電容對LED放電，該電流在Rfb上產(chǎn)生一個壓降Vfb， Vfb被誤差放大器放大。當(dāng)電流上升到使得Vcs > 260mV或Vfb >誤差放大器的輸出電壓時，CS 或FB比較器的輸出復(fù)位內(nèi)部觸發(fā)器使得輸出變低，控制外部功率MOSFET關(guān)斷，Ton周期結(jié)束， Toff周期開始。Toff周期內(nèi)，儲存在功率電感里的能量以反電勢的形式與VIN疊加后，通過肖特基二極管、 LED、電流反饋電阻Rfb構(gòu)成回路，電流呈下降的模式，與此同時輸出濾波電容被充電。當(dāng)預(yù)先 設(shè)置的Toff時間間隔到達(dá)時，off-time定時器的輸出再次置

7、位內(nèi)部觸發(fā)器使得輸出為高，外部功 率MOSFET重新導(dǎo)通，Toff周期結(jié)束，開始新的Ton周期，電流再次以上升的模式流通，同時輸 出電容對LED放電。依次循環(huán)往復(fù)，使LED上的電流得以連續(xù)而且保持穩(wěn)定。正常工作情況下，電感電流上升、下降的斜率與Vin、功率電感L的感值和LED的正向壓降 相關(guān)。VCS間接反映了電感的峰值電流，也代表了峰值功率，而VFB間接反映了輸出電流的大小。 QX5305根據(jù)VFB來不斷調(diào)節(jié)外部功率MOSFET管導(dǎo)通的時間Ton，即輸出電流的脈沖寬度（也 就是輸入到功率電感L中的能量增加，導(dǎo)致流過負(fù)載的輸出電流變大，反之則反。如此閉環(huán)調(diào)節(jié) 使得輸出電流能夠得到恒定。應(yīng)用指引1

8、) LED 電流的設(shè)定LED的電流由Rfb設(shè)定，Rfb阻值不同，就可以設(shè)置不同的LED驅(qū)動電流。Rfb 的估算公式如下：Rfb =260 mV/l oIo為驅(qū)動LED燈的電流。2) 峰值功率的限定限定峰值功率可以減小上電時的沖擊電流，并且在電路異常時可以起到保護(hù)作 用。峰值功率由Rcs設(shè)定，Rcs的計算公式如下：Rcs=260mV/lo*KK=0.7*V in/Vo 也即：Rcs=Rfb *0.7*V in/VoIO為驅(qū)動LED燈的電流；V。為輸出電壓，即所有串聯(lián)LED正向電壓的總和。3) 工作頻率的確定QX5305采用固定off-time控制工作方式，其工作頻率為F=1/ ( Toff+To

9、n)其中Ton時間與功率電感的感值和輸入輸出的電壓差相關(guān)，而Toff的off-t ime 時間由片內(nèi)的Off-t ime定時器和片外的TOFF管腳的Roff、Coff決定。因此可通 過外部電阻和電容設(shè)置最小Toff時間，從而間接設(shè)定工作頻率，其中點空比約為D(Vout-Vin ) /V out，而T off計算公式如下：T n100KQ.* RuffToff = 3,5 Coff + 12pF IRm +1OOKQ.這里100K Q電阻和12pF電容是芯片內(nèi)部集成的參數(shù)，當(dāng)Toff管腳懸空時：To-f = OJ1*IOOK a *12pF=612nS在T off管腳上單獨接Roff電阻可以提搞

10、工作頻率，而單獨接Coff則可以降低 工作頻率。例如：當(dāng)Toff腳接470pF電容時，Toff24.6uS，如果D=0.1，則 電路工作頻率F約為36.6KHZ。工作頻率的高低，是要根據(jù)實際使用情況來決定的。工作頻率高，功率電感的 數(shù)值可以越小，電感的體積也越小，同時也有利于選用低容值小體積的輸入輸 出濾波電容。但是較高的工作頻率會導(dǎo)致MOSFET管和肖特基二極管的開關(guān)損 耗增加，發(fā)熱加劇，導(dǎo)致電路的效率下降。這點在高輸出電壓下工作時較為明 顯。因此，如果在高于80V的工作條件下，建議QX5305的工作頻率不宜超過80KHz4) 功率電感L選擇功率電感L的選用原則，一是確保流過LED的電流是連

11、續(xù)的并且紋波電流 I 值遠(yuǎn)小于流過LED的電流值，其次是保證其工作時不會出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象。QX5305電路在工作時，輸入電源在MOSFET管導(dǎo)通Ton期間直接對功率電感 提供能量，其于時間則由電源與功率電感內(nèi)儲存的能量來維持LED電流。換句 話說，功率電感在MOSFET管導(dǎo)通時儲能，MOSFET管關(guān)閉時釋放能量，電感 及LED上的電流方向始終是不變的。功率電感的充放電在輸出電流上形成鋸齒 狀紋波電流(見圖2 )。紋波電流( |=|max-Ilin )的上升下降斜率及幅值直接 與電感上的電壓和電感量相關(guān)，其關(guān)系如下式：由 LTon 時：Vl=V in-V dp-V cs； Toff 時：Vl=-V

12、 i n+LED+V f紋波電流厶I的大小與功率電感的電感量成反比例，當(dāng)紋波電流過大時，將導(dǎo)致 輸出電流的斷續(xù)(此時可以理解為：Ton時功率電感內(nèi)儲存的能量不足以在Toff 時釋放來維持負(fù)載電流)。因而，一定的工作電壓、負(fù)載下，不同的電感元件參 數(shù)，流過負(fù)載的電流會出現(xiàn)連續(xù)模式和非連續(xù)兩種模式。在驅(qū)動LED的情況下，為保持LED電流的恒定，不希望出現(xiàn)非連續(xù)模式。因此， 在工作電壓、負(fù)載一定的情況下，必須合理地選擇功率電感數(shù)值以保證電路工 作于連續(xù)模式下。當(dāng)功率電感的電感量足夠大時，一般可保證電流不會出現(xiàn)非連續(xù)模式。同時較 大的電感量也使得流過負(fù)載的電流脈動分量較小，有利于延長LED的壽命。通常

13、可根據(jù)以下公式估算出保證連續(xù)模式工作的最小電感量，然后在條件許可 的情況下，盡可能地采用較大的電感量值。在off-t ime期，流過LED燈的 |l計算如下：生 Ii.= Toff 啟(Volt- Vin)/ L為了使流過LED燈電流波動小于厶|l，電感值應(yīng)滿足：L 鼻 Toff * ( Volt Vix ) / A 11T off在上一節(jié)中由Roff和Coff來設(shè)定， |l可取|l的十分之一。通常，當(dāng)輸入、輸出電壓的壓差較大或者輸出功率較大時，需要加大功率電感的值，反之, 可以用較小的功率電感值。一般取值約在幾百微亨到十幾毫亨，視實際應(yīng)用而定。另外不可忽視的一個問題是，QX5305工作時流過

14、功率電感的峰值電流通?？?高達(dá)安培級以上，所選用的功率電感必須具有足夠的DC工作電流容量，否則電感 會發(fā)生磁飽和，造成電路的效率大大下降，甚至電路不能正常穩(wěn)定工作。一般情況 下，要求功率電感的飽和電流必須大于最大輸出電流的1.5倍以上。同時在大電流 條件下功率電感本身的內(nèi)阻（ESR）也不可忽視，它會極大地影響轉(zhuǎn)換效率。所以， 在確定了電感量以后，如果希望提高QX5305驅(qū)動器的工作效率，在體積允許的情 況下，可選用較大的磁性元件及較粗的導(dǎo)線繞制的功率電感。5）MOSFET管的選用首先要考慮MOSFET的耐壓，一般要求MOSFET的耐壓高于最大輸出的電壓1.5 倍以上。其次，根據(jù)驅(qū)動LED燈電流

15、的大小，選擇MOSFET的 Ids最大電流。一般情 況下，應(yīng)選用MOSFET的Ids最大電流是LED燈驅(qū)動電流的3倍以上。另夕卜MOSFET 的內(nèi)阻要盡可能小；Rds越小，在MOSFET管上面的功率越小，電路的工作效率就越 高。另外，高電壓應(yīng)用時，由于高耐壓的MOSFET管完全導(dǎo)通所需的驅(qū)動電壓Vgs也 比較高（可能會高于QX5305的輸出驅(qū)動電平），為此應(yīng)該選擇Vgs低于5V的型號。6）EN使能端在EN端接（低電平）地時，QX5305處于休眠狀態(tài)，此時，工作電流小于10uA，自耗電非常小， 當(dāng)EN端為高電平時，QX5305處于工作狀態(tài)，此時空載工作電流約為200uA。7）LED燈亮度調(diào)節(jié)LE

16、D燈的亮度調(diào)節(jié)，可由以下二種方法：第一種方法是模擬調(diào)光，通過改變Rfb的電阻。Rfb的電阻越小，LED燈的亮度越高，Rfb 電阻越大，亮度越小。第二種方法是在QX5305的EN端加PWM控制信號調(diào)光方式，PWM信號可由 CPU產(chǎn)生，也可由其它脈沖信號產(chǎn)生，PWM信號可控制通過LED燈的電流從0變 到正常最大電流狀態(tài)。PWM占空比越大亮度越亮，即可使LED燈從全暗變?yōu)槿痢?利用PWM控制LED的亮度，非常方便和靈活，是最常用的調(diào)光方法，PWM的頻 率可從100Hz到10KHz，電平應(yīng)滿足TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)。典型應(yīng)用電路QX5305特別適合多節(jié)電池或低壓供電的大功率LED照明應(yīng)用，圖3所示為用

17、于太陽能路燈 的驅(qū)動電路實例。該電路工作于典型的Boost方式，輸入電壓通用D1穩(wěn)壓后給IC供電。改變R4 可以調(diào)節(jié)輸出電流大小，而改變R6可以設(shè)定最大峰值功率。圖中D2、R5是輸出開路保護(hù)電路， D2的電壓值一般選為正常輸出電壓的1.1到1.2倍。該電路也可推廣用于LED路燈、LED洗墻燈、裝飾燈等。LI 田L(fēng)EtJ三r:(1T1 占iLEtlllEl'UlQg沖VWESTdfCDL1PC5tB9 of 11外型尺寸和封裝信息SOP-SSEE VIEW AI blGAUGE PUKNESEATING PLANEWE% As Y0 LSOP-8MILLIMETERSINCH EISMIN.MAX.MIN.MAX,A1750 069A10,100.25C.0040.010A21.250 049b0.310.510.0120.020c0.17D.25D.D070.010D4 90 BSC0.193 BSCE6.00 BSC0.236 BSCE13.90 BSC0.154 BSCe1.00 BSC0.050 BSCh0.250 500.0100.020L0.401.270.016