onsemi NSI45025AZ/NSV45025AZ：高效恒流調(diào)節(jié)器與LED驅(qū)動解決方案

在電子設(shè)計領(lǐng)域，對于LED驅(qū)動和電流調(diào)節(jié)的需求日益增長。onsemi推出的NSI45025AZ和NSV45025AZ線性恒流調(diào)節(jié)器（CCR），為LED電流調(diào)節(jié)提供了一種簡單、經(jīng)濟且強大的解決方案。下面我們就來深入了解這款產(chǎn)品。

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產(chǎn)品概述

NSI45025AZ和NSV45025AZ是基于自偏置晶體管（SBT）技術(shù)的線性恒流調(diào)節(jié)器，類似于恒流二極管（CCD）。它能在寬電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電流，具有負(fù)溫度系數(shù)，可保護LED在極端電壓和電流下避免熱失控。該調(diào)節(jié)器能立即開啟，僅需0.5V的陽極 - 陰極電壓（Vak）就能達(dá)到25%的調(diào)節(jié)電流。而且它無需外部組件，可設(shè)計為高端或低端調(diào)節(jié)器，其高陽極 - 陰極電壓額定值能承受汽車、工業(yè)和商業(yè) signage應(yīng)用中常見的浪涌。產(chǎn)品采用熱穩(wěn)健封裝，符合AEC - Q101標(biāo)準(zhǔn)，并獲得UL94 - V0認(rèn)證。

產(chǎn)品特點

1. 強大的功率封裝

具備1.4瓦的功率處理能力，采用熱穩(wěn)健的封裝形式，能夠有效散熱，保證產(chǎn)品在高功率應(yīng)用下的穩(wěn)定性。這對于需要長時間穩(wěn)定工作的LED照明系統(tǒng)來說至關(guān)重要，比如汽車內(nèi)部的照明系統(tǒng)，需要在各種環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定發(fā)光。

2. 寬工作電壓范圍與快速開啟

可在寬電壓范圍內(nèi)工作，并且能立即開啟。僅需0.5V的Vak就能達(dá)到25%的調(diào)節(jié)電流，大大縮短了啟動時間，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。在一些對響應(yīng)時間要求較高的應(yīng)用場景中，如汽車的警示燈，能夠快速點亮，及時發(fā)出警示信號。

3. 電壓浪涌抑制

能夠抑制電壓浪涌，保護LED免受浪涌電壓的損害。在汽車、工業(yè)和商業(yè)等應(yīng)用環(huán)境中，電壓波動較為常見，該功能可以有效提高LED的使用壽命和穩(wěn)定性。

4. SBT技術(shù)

基于自偏置晶體管（SBT）技術(shù)，這種技術(shù)使得調(diào)節(jié)器能夠在寬電壓范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)電流，保證了電流的穩(wěn)定性。

5. 負(fù)溫度系數(shù)

具有負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，電流會相應(yīng)減小，從而保護LED避免熱失控。在高溫環(huán)境下，LED的性能會受到影響，甚至可能損壞，負(fù)溫度系數(shù)特性可以有效避免這種情況的發(fā)生。

6. 符合多種標(biāo)準(zhǔn)

NSV前綴適用于汽車和其他需要獨特現(xiàn)場和控制變更要求的應(yīng)用，符合AEC - Q101標(biāo)準(zhǔn)且具備PPAP能力。同時，這些器件無鉛、無鹵素，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

技術(shù)參數(shù)

最大額定值

電氣特性

熱特性

熱特性與電路板設(shè)計和布局有關(guān)，不同的電路板條件下，總器件功耗、熱阻等參數(shù)有所不同。例如，在FR - 4 @ 300 mm2，2 oz. 銅走線，靜止空氣的條件下，總器件功耗（TA = 25°C）為954mW，高于25°C時的降額為7.6mW/°C，結(jié)到環(huán)境的熱阻為131°C/W。

應(yīng)用場景

汽車領(lǐng)域

可用于汽車的多種照明場景，如雪佛龍側(cè)鏡標(biāo)記、儀表盤、顯示屏和儀器背光、高位剎車燈（CHMSL）、地圖燈等。在這些應(yīng)用中，CCR的快速開啟和穩(wěn)定電流調(diào)節(jié)能力能夠保證照明的穩(wěn)定性和可靠性。例如，高位剎車燈需要在剎車瞬間快速點亮，并且保持穩(wěn)定的亮度，NSI45025AZ/NSV45025AZ能夠很好地滿足這一需求。

照明領(lǐng)域

適用于交流照明面板、顯示屏標(biāo)識、裝飾照明、通道字母等。在裝飾照明中，CCR可以通過調(diào)節(jié)電流來實現(xiàn)不同的照明效果，并且其負(fù)溫度系數(shù)特性可以保證在長時間使用過程中LED的性能穩(wěn)定。

其他應(yīng)用

還可用于開關(guān)觸點潤濕等場景。此外，相關(guān)的應(yīng)用筆記如AND8391/D（功率耗散考慮）和AND8349/D（汽車CHMSL）為工程師提供了更詳細(xì)的設(shè)計指導(dǎo)。

應(yīng)用設(shè)計要點

單LED串

CCR可以作為高端或低端驅(qū)動器與LED串聯(lián)，LED的數(shù)量可以從一個到不限數(shù)量。設(shè)計師需要通過最大輸入電壓減去LED串兩端的電壓來計算CCR兩端的最大電壓。

更高電流LED串

兩個或多個固定電流的CCR可以并聯(lián)，它們的電流是相加的，這樣可以滿足更高電流的需求。

其他電流調(diào)節(jié)

可調(diào)CCR可以與其他CCR并聯(lián)，以獲得所需的電流。隨著LED效率的提高，可調(diào)CCR可以調(diào)節(jié)電流以獲得相同的光輸出。

調(diào)光

通過在CCR串聯(lián)一個BJT可以實現(xiàn)LED串的調(diào)光，采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方法。PWM是改變光水平的首選方法，LED作為硅器件，對電流的開關(guān)響應(yīng)迅速，開關(guān)時間約為100納秒，最大頻率可達(dá)10MHz，應(yīng)用中通常在100Hz至100kHz之間。低于100Hz人眼會檢測到閃爍，在500Hz至20kHz之間電路可能會產(chǎn)生可聽聲音。調(diào)光通過在一個周期內(nèi)開啟和關(guān)閉LED來實現(xiàn)，占空比（D）表示LED開啟時間（Ton）與一個開關(guān)周期總時間（Ts）的比值。

降低EMI

在設(shè)計切換中高電流的電路時，需要關(guān)注電磁干擾（EMI）。LED和CCR的開關(guān)速度極快，小于100納秒。為了消除EMI，可以在電路中R2兩端添加一個電容，這會延長電路中電流上升和下降沿的斜率。CCR開關(guān)電流的斜率可以通過R1和C1的值來控制，所選的延遲/斜率會影響調(diào)光電路的工作頻率，延遲時間不應(yīng)小于最小開啟時間的10:1比例。

熱考慮

隨著CCR功率的增加，可能需要提供一些散熱措施。器件的最大功耗取決于電路板設(shè)計和布局，PCB上的安裝焊盤配置、電路板材料和環(huán)境溫度會影響器件結(jié)溫的上升速率。當(dāng)器件通過PCB具有良好的熱導(dǎo)率時，在高功率應(yīng)用中結(jié)溫會相對較低。器件能夠處理的最大功耗可以通過公式 (P{D(MAX)}=frac{T{J(MAX)}-T{A}}{R{HA}}) 計算，可參考熱特性表選擇合適的RJA。

AC應(yīng)用

CCR是直流設(shè)備，但可以與全波整流交流一起使用，具體電路配置可參考應(yīng)用筆記AND8433/D和AND8492/D以及設(shè)計筆記DN05013/D和DN06065/D。

在實際設(shè)計中，工程師們是否遇到過類似產(chǎn)品在熱管理或EMI抑制方面的挑戰(zhàn)呢？又有哪些獨特的解決方案呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。