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多功能高亮度发光二极管(led)驱动集成电路.pdf

1、多功能高亮度发光二极管(LED)驱动集成电路 5911 概述: 5911是一款工作于2.7V到6V的电流调制电路, 恒定输出电流可达1000mA,可以用来驱动包括白 光发光二极管在内的各类发光二极管。 5911 的 LED端电流通过一个外部的电阻设置,可设置的 电流范围为30mA到1000mA。芯片内部集成有功 率晶体管,大大减少了外部元器件的数目。芯片 内部还集成有状态寄存器和振荡器电路, 在状态 控制输入管脚和外部电容连接管脚的配合下, 5911可以控制LED在强光、弱光、爆闪和关断 四个状态之间依次循环, 非常适合手电筒的应 用。其它功能包括芯片过温保护,LED短路/开路 保护等。 59

2、11采用散热能力较强的8管脚SOP8封装。 . 应用: 手电筒 高亮度发光二极管(LED)驱动 发光二极管(LED)头灯 应急灯及照明灯具 特点: 工作电压范围:2.7V 到 6V 可控制LED在强光、弱光、爆闪和关断四个 状态之间依次循环 芯片内部集成有功率晶体管 低压差 用外部电阻设置的输出电流可达 1000mA 输出电流精度:8% 芯片过温保护 LED短路/开路保护 工作的环境温度范围:40到 85 采用 8 管脚的 SOP8 封装 无铅 管脚排列图: VDD CAP GND LED 5911 1 2 3 6 8 NC 4 5 ISET 7 CTRL NC 典型应用电路: VDD RIS

3、ET LED 5911 ISET GND 输入电压:2.7V 到 6V LED C1 CAP 按钮 VCC GND RES R1 R2 CTRL图1 典型应用电路 w w w . REV 1.0 1 在图 1 所示的电路中: (1) 对按钮进行去抖动,并将产生的脉冲信号送到TX5911 的状态控制输入端 (2) 电阻 R1和 R2 对电源电压进行分压, 以保证在输入电压为最大值, 并且按钮按下时, 施加在 电源端的电压为 2.5V。 R1 的电阻值应该小于 10K,一般情况下, R1 可选用 5K电阻, R2 可选 用 3.6K电阻。 (3) 电容 C1 用来设置在爆闪状态 LED的闪烁周期

4、。 (4) 电阻 RISET 用来设置在强光状态流进 LED管脚的电流。 订购信息: 器件型号 封装形式 包装 工作环境温度 5911 SOP8 盘装,每盘 2500只 40 to 85 功能框图: GND ISET + - VDD 电流镜 电压基准源 LED 振荡器 CAP 状态寄存器 CTRL图 2 功能框图 REV 1.0 2 REV 1.0 3 管脚描述: 序号. 名称 功能描述 1 VDD 电源正端。 内部电路的工作电源。 2 GND 电源地 3 LED 发光二极管(LED)负极连接端 4 NC 没有连接。 5 ISET 强光状态LED电流设置端。强光状态LED电流设置是通过在ISE

5、T管脚和 VDD管脚之间连接一个电阻R ISET 实现的,计算电流的公式如下: I LED= 910VR ISET 其中, I LED 的单位是安培(A) R ISET 的单位是欧姆() 6 NC 没有连接。 7 CTRL 状态控制输入端。TX5911内部有状态寄存器,每当CTRL管脚有一个上升 沿时,状态寄存器就改变一次状态,控制LED在强光、弱光、爆闪和关断 四个状态中依次循环。 8 CAP 外部电容连接端。外部电容通过此管脚连接到内部振荡器,用来设置LED 闪烁周期,闪烁周期由下式决定: P er iod0.66C (秒) 其中, C为CAP管脚外接的电容值,单位为微法(uF) 极限参数

6、 管脚电压0.3V to 6.5V 最大结温.150 工作温度范围40 to 85 存储温度65 to 150 管芯到管壳热阻 30/W 焊接温度.260 超出以上所列的极限参数可能造成器件的永久损坏。以上给出的仅仅是极限范围,在这样的极限条件下 工作,器件的技术指标将得不到保证,长期在这种条件下还会影响器件的可靠性。 REV 1.0 4 电气参数: (VDD=3.7V, T A =25,除非另有说明) 参数 符号 测试条件 最小 典型 最大 单位 输入电压 VDD 2.7 6 伏特 工作电流 I VDDR ISET =10k 220 微安 LED管脚流入电流 I LEDR ISET =3k

7、279 30 3 327 毫安 LED管脚电流精度 8 8 % 过温保护温度 T OTP125 过温保护迟滞 T H11 LED管脚漏电流 I LKG1VDD=GND, V LED =5.5V 1 微安 I LED =100mA90% 95 I LED =200mA90% 135 I LED =300mA90% 175 I LED =500mA90% 280 I LED =700mA90% 410 LED管脚电压差 V DROPI LED =1000mA90% 500 毫伏 I LCTRL=GND 0.1 CTRL管脚漏电流 I HCTRL=VDD5.5V 0.1 微安 LED闪烁周期 Per

8、iod 5911在爆闪状态 0.66C 秒 LED闪烁周期温度系数 5911在爆闪状态 0.22% / 管芯到管壳热阻 JC30 /W 管芯到环境空气热阻 JA没有散热措施,没有空气流动 90 /W 详细描述: 5911是能够对高亮度发光二极管 (LED)提供高达1000mA的电流调制电路。TX5911内部还集成有振荡 器电路和状态寄存器,在状态控制输入管脚CTRL的控制下,TX5911控制LED在强光、弱光、爆闪和关 断四个状态之间循环。在弱光状态,LED电流是强光状态LED电流的二分之一。 此外,TX5911还具有过温保护,LED开路/短路保护功能。 当由于过载或者发光二极管短路而导致TX

9、5911的结温超过125时,TX5911进入过温保护状态,在这种 情况下,流入LED管脚的电流为所设置的强光电流的1%,这样器件不会被烧毁。当TX5911的结温降低到 114时,TX5911从热保护模式释放出来,重新正常工作。这样在过载或者LED短路时,TX5911将在热 保护模式和正常工作模式之间不断切换,以达到保护器件的目的。 应用信息: LED发光状态 TX5911内部集成有状态寄存器,在状态控制输入管脚CTRL的控制下,TX5911控制LED在强光、弱光、 爆闪和关断四个状态之间依次循环。 在弱光状态,流入 LED管脚的电流为强光状态流入 LED管脚电流的二分之一。 在爆闪状态,LED

10、在强光和关断两个状态之间不停转换,表现为 LED不停闪烁,闪烁周期由下式决定: P er iod0.66C (秒) 其中, C 为 CAP管脚外接的电容值, 单位为微法(uF) 在不考虑 CAP 管脚外接电容随温度变化的情况下,温度每升高一度,闪烁周期将减小约 0.22%,反之亦 然。 所以在TX5911 工作环境温度比较高, 或者TX5911 由于 LED 管脚电流导致的功耗比较大的情况下, 可以考虑选用比较大一点的电容,以对闪烁周期的温度变化做一补偿。 设置发光二极管(LED)的电流(强光状态LED电流) TX5911用一个连接在ISET管脚和VDD管脚之间的电阻R ISET 来设置强光状

11、态LED管脚的电流,该电流的 计算公式如下: I LED= 910V / R ISET其中, I LED 是流进LED管脚的电流,单位是安培(A) R ISET 是ISET管脚和VDD管脚之间的电阻值,单位是欧姆() 例如,如果要使流进LED管脚的电流为200mA,则: R ISET= 910V/0.2A = 4.55k 在弱光状态,LED管脚电流是强光状态LED管脚电流的二分之一。 为了保证良好的稳定性和温度特性,R ISET 建议使用精度为1%的金属膜电阻,功率为1/10瓦即可。 芯片消耗功率的考虑 TX5911 所允许的最大功耗由下式所示: P Dmax (T J T A )/ JA其中

12、, P Dmax 是TX5911 所允许的最大功耗 T J 是TX5911 的最大结温,由于过温保护电路的作用,T J =125 T A 是TX5911 工作的环境温度 JA 是TX5911所采用的封装的热阻, 在没有散热措施没有空气流动时其值约为90/W; 在有散热措施的情况下, JA 会大幅度减小,所以为了得到最大的 LED 电流,在设计 PCB 时要充分考虑散热问题。 TX5911 的真实功耗由下式所示: P Dact V LED I LED其中, P Dact 是TX5911 的真实功耗 V LED 是正常工作时 LED管脚对地的最高电压 I LED 是设计的流入 LED管脚的电流 为

13、了使TX5911 正常工作,P Dact 必须小于 P Dmax.驱动多个发光二极管(LED) 当需要驱动多个发光二极管时,可考虑图 3 和图 4 所示的电路。 VIN 是驱动多个 LED 的高电压源, TX5911 的工作电压可以是另一个独立的电压源,如图 3 所示;也可以从高电压源产生,如图 4 所示。 VDD RISET LED TX5911 ISET GND VDD(2.7V 到 6V) LED LED LED VIN图3 用两个电压源驱动多个发光二极管(LED) REV 1.0 5 VDD RISET LED TX5911 ISET GND LED LED LED VIN R1 D1

14、图4 用一个高电压源驱动多个发光二极管(LED) 在图3和图4所示的电路中,必须保证在最坏情况下LED管脚的电压低于6V。 在图4所示的电路中,稳压二极管D1的击穿电压应该在2.7V到6V之间,R1的电阻值要足够小,使得在最 坏情况下流过R1的电流大于3毫安。 亮度控制 有三种方法调整发光二极管的亮度: 1. 用PWM信号调整发光二极管的亮度(如图5所示) VDD RISET LED TX5911 ISET GND VDD(2.7V 到 6V) PWM信号 M1图5 用PWM信号调整亮度 当PWM信号加到N沟道场效应晶体管M1的栅极上时,流进LED管脚的电流在零和所设计的电流值之REV 1.0

15、 6 间变化,这样流进LED管脚的平均电流就受PWM信号的控制。 LED的平均电流随PWM信号占空比的 增加而减小,100%的占空比将完全关断LED管脚的电流;0%的占空比使得LED管脚的电流为最大值 即所设计的值。PWM信号的频率应该小于10KHz。 2. 用逻辑信号调整发光二极管的亮度(如图6所示) 如果只需要分几个档次来调整发光二极管的电流,可以用逻辑信号来实现,图6示出了分两个档次来 调整发光二极管的电流的电路。R ISET1 设置了流经LED管脚的最小电流(当P沟道场效应晶体管关断 时,即逻辑信号为高电平的情况)。R ISET2 设置了流经LED管脚的的电流的增加量(逻辑信号为低电

16、平)。 VDD RISET1 LED TX5911 ISET GND VDD(2.7V 到 6V) RISET2 M1 Logic Signal图6 用逻辑信号调整亮度 3. 用可变电阻调整发光二极管的亮度(如图7所示) 用一个可变电阻可以连续调整发光二极管的亮度, 如图7所示。 R ISET1 设置了流经LED管脚的最大电流, R ISET2 为可变电阻,改变R ISET2 的电阻值就可以连续改变发光二极管的亮度。 VDD RISET1 LED TX5911 ISET GND VDD(2.7V 到 6V) RISET2图7 用可变电阻调整发光二极管的亮度 REV 1.0 7 REV 1.0 8 PCB设计注意事项 一个散热性能良好的 PCB 对 LED电流很关键。 集成电路产生的热通过封装的金属引线框管脚散到外面, PCB 上的铜层起着散热片的作用,所以每个管脚(尤其是 LED 管脚和 GND 管脚)的铜层的面积应尽可 能大,多放些通孔也能提高热处理能力。在系统内除了TX5911 以外的热源也会影响 LED管脚的电流, 在做系统布局时也要给以充分考虑。 为了能够得到最大的 LED电流,要求将TX5911 背面裸露的金属板焊接到印刷线路板的地端的铜线上, 以达到最大的散热性能。否则,芯片的热阻将增大,导致 LED电流减小。 封装信息 REV 1.0 9

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