AP5176 宽电压 LED 降压型恒流芯片

产品描述

AP5176 是一款高效率降压恒流驱动的高亮度 LED 驱动器，特别适合宽电压输入范围的应用。输入电压范围从 5.5V-36V，并且 AP5176 对输入电压具有高的抑制比。

AP5176 采用内置低导通内阻的 MOS 管，简化了芯片的外围电路，只需很少的外围元件就可实现降压恒流驱动功能，并通过 DIM 引脚实现辉度控制功能。AP5176 采用 ESOP8 封装，通过一个外接电阻设定输出电流，高端电流检测达到±4%的电流精度。AP5176 由于采用滞环控制方式，对负载瞬变具有非常快的响应速度，最高工作频率可达1MHZ.

特点

◆ 内置温度保护

◆ 输出短路保护

◆ 内置 40V/5A 功率 MOS 管

◆ 电流精度±4%

◆ 最高工作频率 1MHz

◆ 滞环控制：无需补偿

◆ 高端电流检测

◆ 高效率 95%

◆ 内置 5V/2Ma 稳压器

◆ 辉度控制，最大辉度控制频率：5KHz

应用领域

◆ MR16 及 LED 灯

◆ 大功率 LED 驱动

◆ 电动车，摩托车灯照明

应用信息

● 工作原理

AP5176 是一款降压恒流高效率的高亮度 LED 驱动器。芯片内部电路包括电流比较器、高/低端电压检测比较器、RS 触发器、驱动器、功率开关管、过温保护电路、参考电压电路 BG 和 LDO 电路等，如内部电路方框图所示。其中，高/低端电压检测比较器、RS 触发器组成一个迟滞比较器；参考电压电路提供稳定的比较阈值电平，并且由于采用内部的修正技术，保证了输出电流的高精度和低温度漂移，输出电流精度达到±4%；过温保护电路在芯片结温过高（130℃）时自动降低输出电流，保护芯片和系统，从而使得电路能够安全地输出较大电流，提高了可靠性。

典型应用电路所示，AP5176 和电感 L1 、电流采样电阻 RCS形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流 LED 控制电路。当 VIN上电时，电感 L1和电阻 R CSR的初始电流为零，LED 的输出电流也为零。这时候，RS 触发器的输出为高电平，内部功率开关管导通，电流从 VIN 通过电阻 RCS 、LED 灯、电感 L1和内部功率开关管流到地，电流上升的斜率由 VIN 、电感 L1和 LED 上的压降决定，电流在 RCS上产生一个电压差(VIN -VCSN )， 当(VIN -VCSN ) 大于 0.22V 时，RS 触发器的输出变为低电平，内部功率开关管关断，电流以不同的斜率流过电流采样电阻 R CS 、LED 灯、电感 L1和肖特基二极管 DFW ，当(VIN-VCSN )小于 0.18V 时，功率开关管重新打开。

● 关断模式

AP5176 可以通过在芯片 DIM 管脚接入 0.6V 以下的电压，实现系统关断，使 LED 电流降为零。

● 辉度控制

DIM 引脚是辉度控制输入端。DIM 接低电平则关断 LED 电流，DIM 接高电平则按照一定的占空比正常输出开关信号控制 LED 电流。如果不需要辉度控制功能则将 DIM 端与LDO 的输出端 VCC 短接。DIM 引脚采用脉冲宽度调制（PWM）来实现辉度控制功能。PWM 调光是保持正向导通电流不变，通过控制电流导通和关断的比例，在 0%～100%的范围调节亮度。比如，要控制 LED 亮度为 90%，则在 PWM 信号的每个周期，电流开通 90%，PWM 调光的频率范围可以从 100Hz 到 5KHz，为了避免 LED 灯出现闪烁现象，PWM 调光的频率必须高于 100Hz。PWM 调光的优势是 LED 正向导通的电流一直是恒定的，故 LED 的发光色度就不会像模拟调光一样变化，从而在精确控制 LED 发光亮度的同时，也保证了 LED 发光的色度。

● 欠压保护模式

当输入电压 VIN 低于 V UVLO 时，芯片内部的功率开关管处于关断状态，直到输入电压高于（V UVLO＋0.5V）时系统才会正常启动。输入电压过低通常会导致较多的功率耗散，降低整个系统的效率，故必须保证输入输出电压之间适当的电压差。

● 过温保护

AP5176 内部的过温保护电路在芯片结温超过 130°C 时会自动降低输出电流，以保证芯片和系统稳定可靠的工作；当芯片结温低于 115°C 时，芯片会自动恢复到正常工作状态。

● 电阻选择及输出电流设置

输出电流通过连接在 VIN，CSN 之间的电阻 RCS 来设定，输出电流的计算如公式(1)所示。如果采用精度为 1%的采样电阻，可以使得 LED 的输出电流控制在±4%的精度。公式(1)成立的前提是 DIM 端悬空或外加的 DIM 端电压高于 2.8V，但又必须低于 V CC 。实际上，RRCSR 是设定了 LED 的最大输出电流，通过 DIM 端的 PWM 信号调光，LED 实际输出电流能够调小到任意值。

● 二极管选择

二极管 D FW 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，以保证最大的效率和性能。二极管的电流能力以及耐压值应保持 30%的余量，以提高可靠性。当温度高于 85°C 时，需特别注意二极管的反向漏电流，过高的漏电会增加系统的功率耗散。

● 输入滤波电容

芯片的电源输入管脚 VIN必须就近接一个低等效串联电阻（ESR）的 47uF 至 100uF 的滤波电容，ESR 越大，效率损失会越大。该滤波电容要能承受较大的峰值电流，并能使电源的输入电流平均，减小对输入电源的冲击，电容耐压值应高于最大输入电压并保持一定的余量。

● LED 输出电容选择

LDO 的输出端 VCC 需接一个不小于 1uF 的电容。LDO 最大可提供 2mA 的输出电流。

● PCB 布板注意事项

合理的 PCB 布图 对于提高系统稳定性以及降低噪声来说很重要。使用多层的 PCB 板是减小噪声的一种很有效的办法。芯片的管脚 VSSM 和 VSSD 应该分别走线，最后都连到 VIN 端的输入滤波电容 C IN 的接地脚上。VSSM 和 VSSD 引脚需与 PCB 的地连成一片，以保证良好的接地以及散热，同时芯片底部的散热金属片亦需与 PCB 板的铜箔相连以利于散热。尽量减小电阻 R CS 两端走线引起的寄生电阻，以保证输出电流的精度。为了有效减小电流回路的噪声，输入旁路电容 C IN 应另行接地，并尽可能靠近芯片的输入管脚 VIN。电感器请尽量靠近芯片的 VIN 和 LX 管脚，以避免寄生电阻所造成的效率损失。管脚 LX 处在快速开关的节点，所以 PCB 走线应当尽可能的短。

审核编辑 黄昊宇