PT4115是一款工作在連續(xù)模式下的電感型降壓轉(zhuǎn)換器。在電源電壓高于輸出電壓的情況下，能高效地驅(qū)動(dòng)單顆或者多顆串聯(lián)LED。IC的輸入電壓范圍為5V~24V，輸出電流外部可調(diào)，最大輸出電流可達(dá)0.7A。
PT4115內(nèi)部集成功率管和高端電流檢測電路，通過外部電阻可設(shè)定平均輸出電流。此外，輸出電流還可以通過外部的ADJ引腳進(jìn)行調(diào)整，使其低于設(shè)定值。ADJ引腳可以接收直流電壓或者PWM信號(hào)，支持線性調(diào)光或者PWM調(diào)光。如果給ADJ引腳加一個(gè)0.2V或者更低的電壓，輸出功率管將會(huì)被關(guān)斷，IC工作在低電流的待機(jī)模式下。
PT4115集成過熱軟關(guān)斷功能，當(dāng)芯片內(nèi)部結(jié)溫上升至135℃時(shí)，輸出電流將會(huì)隨著結(jié)溫的繼續(xù)上升而逐漸減小，當(dāng)結(jié)溫達(dá)到150℃時(shí)，輸出電流減小至0。
PT4115特點(diǎn)
高效率（可達(dá)95%）
軟啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)
IC過熱軟關(guān)斷
最大0.7A輸出電流
PWM調(diào)光/模擬直流調(diào)光
模擬直流調(diào)光范圍15%~100%
最小10uSPWM調(diào)光脈寬（調(diào)光頻率1KHz時(shí)，調(diào)光精度可達(dá)1%）
寬輸入電壓范圍：5V~24V
內(nèi)置LED開路保護(hù)
±3%輸出電流精度
SOT-89-5L封裝
PT4115引腳圖
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PT4115工作原理
參照典型應(yīng)用電路，PT4115與電感（L1）和電流檢測電阻（Rs）一起，共同組成了一個(gè)工作在連續(xù)模式的自振蕩降壓回路。應(yīng)用電路第一次上電時(shí)，電感L1和電阻Rs的初始電流為零，此時(shí)VIN與ISNS之間沒有電壓差，ISENSE模塊的輸出為低電平。這個(gè)信號(hào)傳遞到PWM比較器的負(fù)輸入端，PWM比較器的輸出為高電平。這使得功率NMOS導(dǎo)通，LX引腳下拉為低電平。NMOS導(dǎo)通后，電流經(jīng)過電阻Rs，LED和電感L1，從VIN流到GND。電流在RS上產(chǎn)生上升電壓斜坡，上升斜率由VIN，L1和負(fù)載決定。電阻Rs產(chǎn)生的壓降VRS被ISENSE模塊檢測，并在ISENSE模塊轉(zhuǎn)換成一個(gè)與VRS成比例的輸出電壓，這也就是說流過電感L1的電流與ISENSE模塊輸出的電壓的比值為一常數(shù)。當(dāng)VRS》115mV，PWM比較器的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，功率NMOS管被關(guān)斷。當(dāng)功率NMOS管關(guān)斷后，電感L1的電流流過D1，RS和LED。此時(shí)電流的下降斜率由LED和二極管D1的正向電壓及L1決定。同樣的，傳遞到PWM比較器負(fù)端的ISNS模塊輸出電壓與電感L1的電流成比例。當(dāng)VRS《85mV，PWM比較器的輸出再一次轉(zhuǎn)換為高電平。
PT4115內(nèi)部結(jié)構(gòu)
PT4115應(yīng)用電路（一）：動(dòng)態(tài)溫度調(diào)節(jié)
DIM端內(nèi)部是一個(gè)1兆上拉電阻（Rup）接到內(nèi)部5V電源。DIM端的電壓由Rup和NTC分壓決定，利用模擬調(diào)光的原理以及溫度對LED電流的負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)溫度控制。NTC也可以由二極管來實(shí)現(xiàn)，或者二極管串熱敏電阻等方法。
PT4115應(yīng)用電路（二）：過溫保護(hù)電路
如圖所示可以實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)，當(dāng)燈杯或LED溫度高于一定值時(shí)關(guān)斷LED電流，當(dāng)溫度降低后，重新開啟。
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PT4115應(yīng)用電路（三）：LED光源驅(qū)動(dòng)電路
LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把12V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡、節(jié)省成本的原則，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好應(yīng)用電路簡單、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢的芯片。因此選擇驅(qū)動(dòng)電路周邊器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是生產(chǎn)成本的首要考量。PT4115用在1—6W的白光LED光源驅(qū)動(dòng)方案時(shí)只需要四個(gè)零件。
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圖 PT4115LED光源驅(qū)動(dòng)電路
Cin是輸入濾波電容，Rs設(shè)定流過LED的電流IF，Rs=0.1/ILED；L是續(xù)流電感，D5是續(xù)流二極管。因適配器已提供12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器D1-D4可省略。雖然零件少了但對零件的要求高了，設(shè)計(jì)時(shí)要按表1提示的要求選用，才能使電路進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。PT4115的開關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低EMI，省略了抗EMI電路。
PT4115應(yīng)用電路（四）：降壓恒流源
PT4115是一款連續(xù)電感電流導(dǎo)通模式的降壓恒流源，用于驅(qū)動(dòng)一顆或多顆串聯(lián)LED。PT4115輸入電壓范圍從6伏到30伏，輸出電流可調(diào)，最大可達(dá)1.2安。
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據(jù)不同的輸入電壓和外部器件，PT4115可以驅(qū)動(dòng)高達(dá)數(shù)十瓦的LED。PT4115內(nèi)置功率開關(guān)，采用高端電流采樣設(shè)置LED平均電流。
PT4115應(yīng)用電路（五）：高效率高精度LED控制驅(qū)動(dòng)電路
恒流驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)：基于PT4115的LED驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，電路可采用Atmega8單片機(jī)作控制器，設(shè)置兩個(gè)輸入接口，電路的輸入電壓可以是直流也可以是交流，采用PWM信號(hào)加至PT4115的DIM端實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光，設(shè)調(diào)光按鈕。
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降低電路功耗的改進(jìn)方案
欲減小電路反饋電阻的功耗，最直接的方法就是降低反饋電阻的阻值，在電流相同的情況下，根據(jù)電阻功耗公式可知：電阻阻值能降低多少比例，功耗亦能降低多少比例。但是，反饋電阻的阻值減小意味著反饋的電壓值不足，電路將無法工作，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)放大電路，在減小反饋電阻阻值的同時(shí)，保證反饋的電壓大小不變。本文設(shè)計(jì)的放大電路為差分放大電路，如圖4所示，反饋電阻Rf兩端的電壓Vf+和Vf-分別加到運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端。
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對于如圖4所示的節(jié)能效果，可做一組對比計(jì)算，假設(shè)有一個(gè)常規(guī)的BuckLED驅(qū)動(dòng)電路，其驅(qū)動(dòng)電流的區(qū)間為（0，1A），對應(yīng)的反饋電壓Vk的區(qū)間為（0，800mV），因此其反饋電阻的大小為0.8Ω，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流為1A時(shí)，反饋電阻的功耗為0.8W；由式（5）可知，當(dāng)Vk的區(qū)間為（0，800mV）時(shí)，（Vf+，Vf-）的區(qū)間為（0，80mV），因此等效反饋電阻R為0.08Ω；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流為1A時(shí)，等效反饋電阻的功耗為0.08W，功耗是常規(guī)Buck驅(qū)動(dòng)電路的1/10左右。電路是線性放大，允許工作電流變化范圍大，即調(diào)光范圍大，檢測信號(hào)能準(zhǔn)確、順利地傳輸?shù)捷敵龆恕?/p>
經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：反饋電壓Vk用如圖4所示的差分放大電路處理后，LED的驅(qū)動(dòng)電路的反饋通路損耗降低明顯，與預(yù)期吻合。LED驅(qū)動(dòng)電路的總輸出效率為95.5%以上，采用降反饋通路損耗后，平均來看，總輸出效率提高了約3.5%。
提高電流控制精度的改進(jìn)方案
由上文分析可知，為了提高LED控制驅(qū)動(dòng)電路的精度，關(guān)鍵在于提高反饋電流的采樣精度，而提高反饋電流的采樣精度直接并有效的方法是降低正向電流的波動(dòng)范圍，因此提高電流控制精度的方案主要落實(shí)在驅(qū)動(dòng)電路反饋控制電路的設(shè)計(jì)上。本文的改進(jìn)方案是在峰值電流控制方法的基礎(chǔ)上，在反饋控制單元引入雙積分電路，雙積分反饋電路如圖5所示。
在圖5中，Vk是反饋電壓信號(hào)，若與所述的降低功耗的改進(jìn)措施聯(lián)系起來，Vk是經(jīng)差分放大后的采樣信號(hào)，Vout輸出至LED驅(qū)動(dòng)電路。