PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一只或多只串联LED。PT4115的输入电压范围从8～30V，输出电流可调，最大可达1.2A。根据不同的输入电压和外部器件，PT4115可以驱动高达数十瓦的LED。PT4115内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过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0.3V时，功率开关关断，PT4115进入极低工作电流的待机状态。PT4115采用SOT89-5封装。PT4115具有以下特点：

1）外部元器件少。

2）具有LED开路保护功能。

3）高达97%的效率。

4）输出可调的恒流控制方法。

PT4115引脚排列如图4-84所示。引脚功能见表4-4。

图4-84 PT4115引脚排列

表4-4 引脚功能

1.工作原理描述

PT4115和电感（L）、电流采样电阻（R_S）构成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流LED控制器。V_in上电时，电感（L）和电流采样电阻（R_S）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，内部功率开关导通，SW的电位为低。电流通过电感（L）、电流采样电阻（R_S）、LED和内部功率开关从V_in流到地，电流上升的斜率由V_in、电感（L）和LED压降决定，在R_S上产生一个压差V_CSN，当(V_in−V_CSN)＞115mV时，CS比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感（L）、电流采样电阻（R_S）、LED和肖特基二极管（VD）；当(V_in−V_CSN)＜85mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为

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±5%的精度。PT4115可以在DIM引脚加PWM信号进行调光，DIM引脚电压低于0.3V关断LED电流，高于2.5V全部打开LED电流，PWM调光的频率范围为100Hz～20kHz。当高电平在0.5～2.5V之间时，也可以调光。

DIM引脚也可以通过外加直流电压（V_DIM）调小LED电流（模拟调光），最大LED电流由采样电阻R_S决定。直流电压（V_DIM）的有效的调光范围是0.5～2.5V。当直流电压（V_DIM）高于2.5V，输出LED电流保持恒定，并由0.1/R_S设定。LED电流还可以通过DIM到地之间接一个电阻进行调节，内部有一个上拉电阻（典型值为1.2MΩ）接在内部稳压电压5V上，DIM引脚的电压由内部和外部的电阻分压决定。

DIM引脚在正常工作时可以浮空。当加在DIM上的电压低于0.3V时，内部功率开关关断，LED电流也降为零。关断期间，内部稳压电路保持待机工作，静态电流仅为60μA。

此外，为了保证可靠性，PT4115内部包含过热保护功能（TSD），封装含有散热PAD。过热保护功能在芯片过热（160℃）时保护芯片和系统，外部的散热PAD增强了芯片功耗，所以PT4115能够安全地输出较大的电流。PT4115还可以通过DIM引脚外接热敏电阻（NTC）到LED附近，检测温度动态调节LED电流，以保护LED。通过外部电流采样电阻R_S设定LED平均电流，LED的平均电流由连接在V_in和CSN两端的电阻R_S决定：

I_out=0.1/R_S （4-51）

R_S≥0.082Ω。

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，R_S是设定了LED的最大输出电流，通过DIM端，LED实际输出电流能够调小到任意值。

图4-85 模拟调光应用电路

可通过直流电压实现模拟调光，在DIM端可以外加一个直流电压（V_DIM）调小LED输出电流，最大LED输出电流由0.1/R_S设定，模拟调光应用电路如图4-85所示。LED平均输出电流的计算公式为

0.5V≤V_DIM≤2.5V。

V_DIM在0.5V≤V_DIM≤2.5V范围内LED保持100%电流等于I_out=0.1/R_S。

2.通过PWM信号实现调光

LED的最大平均电流由连接在V_in和CSN两端的电阻R_S决定，通过在DIM引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。PWM信号实现调光应用电路如图4-86所示。计算方法如下：

0≤D≤100%，2.5V<V_pulse<5V。

如果高电平小于2.5V，则

0≤D≤100%，0.5V<V_pulse<2.5V。

图4-86 PWM信号实现调光应用电路(www.daowen.com)

通过PWM调光，LED的输出电流可以从0～100%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0.1/R_S的25%。应设置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。PT4115调光频率最高可超过20kHz。

1）关断模式。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60μA以下。

2）软启动模式：通过在DIM接入一个外部电容，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。通常情况下，软启动时间和外接电容的关系大约为0.8ms/nF。

PT4115具有输出开路保护功能，负载一旦开路，芯片将被设置于安全的低功耗模式，需要重新上电后才能进入正常工作模式。

3.外部器件选择

1）旁路电容。在电源输入端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4.7μF，该旁路电容尽可能靠近芯片的输入引脚。为了保证在不同温度和工作电压下的稳定性，应使用X5R/X7R的电容。

2）电感。PT4115推荐使用的电感参数范围为27～100μH，电感的饱和电流必须要比输出电流高30%～50%。LED输出电流越小，应采用的电感值越大。在电流能力满足要求的前提下，希望电感取得大一些，这样恒流的效果会更好一些。电感器在布板时应尽量靠近V_in和SW端，以避免寄生电阻所造成的效率损失。电感选择参考参数见表4-5。

表4-5 电感选择参考参数

电感的选型还应注意满足PT4115应用的最大工作频率的SPEC范围，若选择的电感不适合，在开关转换点存在过大的寄生电容会导致系统效率降低。开关导通时间T_ON可按下式计算：

开关关断时间T_OFF为

式中，L为电感感值（H）；r_L为电感寄生阻抗（Ω）；R_S为限流电阻阻值（Ω）；I_avg为LED平均电流（A）；ΔI为电感纹波电流峰峰值（A）{设置为0.3×I_avg}；V_in为输入电压（V）；V_LED为总的LED导通压降（V）；R_SW为开关管导通阻抗（Ω）{0.6Ω典型值}；V_D为正向导通压降（V）。

3）二极管。为了保证最大的效率以及性能，二极管（VD）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。还应考虑温度高于85℃时肖特基二极管的反向漏电流。过高的漏电流会导致增加系统的功率耗散。

4.降低输出纹波

如果需要减少输出电流纹波，一个最有效的方法即在LED的两端并联一个电容，降低输出纹波应用电路如图4-87所示。1μF的电容可以使输出纹波减少大约1/3。适当的增大输出电容可以抑制更多的纹波。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。

图4-87 降低输出纹波应用电路

5.负载电流的热补偿

大功率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。PT4115的内部温度补偿电路已将输出电流达到尽可能的稳定。PT4115还可以通过DIM引脚外接热敏电阻（NTC）或者二极管（负温度系数）到LED附近，检测LED温度实现动态调节LED电流，以保护LED。随着温度升高，DIM端电压降低，从而降低LED的输出电流，实现系统的温度补偿。

6.IC过热保护（TSD）

PT4115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160℃时，IC即会进入TSD保护状态并停止电流输出；而当温度低于140℃时，IC即会重新恢复至工作状态。

7.设计中的注意事项

（1）低输入电压下工作的注意事项

系统在输入电压低于V_UVLO时，IC内部的功率开关管处于关断状态，直到输入电压高于（V_UVLO＋500mV）系统才会正常启动。但是有一种特殊情况即输入电压虽然高于（V_UVLO＋500mV），但是过于接近输出电压，会导致系统长时间工作在高占空比的状态，特别是低输入电压（比如小于10V），功率耗散也会增大，长时间工作有可能导致IC过热保护。在实际应用中，适当的保持输入输出电压的压差是非常必要的。

（2）散热注意事项

当系统工作的环境温度较高时，以及驱动大电流负载时，必须避免系统达到功率极限。PT4115额定功率与温度的对应关系如图4-88所示。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。PCB铜箔与PT4115的散热PAD和GND的接触面积要尽可能大，有利于散热。

图4-88 PT4115额定功率与温度的对应关系

（3）PCB布板的注意事项

合理的PCB布板对于最大程度地保证系统稳定性以及降低噪声来说都很重要，使用多层PCB是避免噪声干扰的一种很有效的办法。为了有效减小电流回路的噪声，输入旁路电容应当另行接地。

SW端为快速开关的节点，所以PCB走线应当尽可能的短。另外芯片的GND端应保持尽量良好的接地。另外一个需要注意的事项是尽量减小R_S两端走线引起的寄生电阻，以保证采样电流的准确。