CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 非隔离降压恒流 LED 驱动器 LR5831 概述 LR5831 是一款高精度的非隔离降压型 LED 控制器，适用于 85V～265V 全电压范围的小功 率非隔离降压型 LED 照明应用 LR5831 内置了高精度的采样、补偿电路，使得电路能够达到±3%以内的恒流精度，并且 能够实现输出电流对电感与输出电压的自适应，从而取得优异的线型调整率和负载调整率 LR5831 内部集成了 500V 功率 MOSFET，无需次级反馈电路，也无需补偿电路，加之精准稳 定的自适应技术，使得系统外围结构十分简单，可在外围器件数量少，参数范围宽松的条件 下实现高精度恒流控制，极大地节约了系统成本和体积，并且能够确保在批量生产时 LED 灯具参数的一致性 LR5831 具有丰富的保护功能：输出开短路保护、采样电阻开短路保护、欠压保护、输出 过压保护、过温自适应调节等 特性 · 内部集成 500V/0.8A MOS 功率管 · ±3%以内的系统恒流精度 · 芯片超低工作电流 · 无需辅助供电电路 · 电感电流临界连续模式 · 宽输入电压 · 输出短路保护 · 采样电阻开短路保护 · 输出过压保护 · 欠压保护 · 过温自适应调节功能 · 简洁的系统拓补，外围器件极少 1/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 功能框图 Figure1 ： 功能框图 DRN POR UVLP VDD Bias & VREF OCP OTR System Control Unit GND Sample & OVP LEB Detect ISEN RADJ 引脚图 2/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 引脚说明 Table 1：引脚说明 引脚号 符号 功能 1 GND 电源地 2 RADJ 设置开路保护电压，外接电阻 3 NC 空脚 4 VDD 工作电源 5 DRN 内部 MOSFET 的漏端 6 DRN 内部 MOSFET 的漏端 7 ISEN 电流采样，外接电阻到地 8 ISEN 电流采样，外接电阻到地 功能说明 LR5831 是一款专用于 LED 照明的恒流驱动芯片，芯片内部集成 500V 高压 MOSFET，工作在 CRM 模式，适合全电压范围工作，具有良好的线性调整率、负载调整率以及优异的恒流特 性，只需很少的外围元器件就能实现，低成本高效率的 LED 恒流控制器 启动 LR5831启动电流很低，当系统上电后，启动电阻对 VDD 电容进行充电，当 VDD 达到开启 阈值时，电路即开始工作。5831 正常工作时，内部电路的工作电流可以低至 135μA 以下， 并且内部具有独特的供电机制，因此无需辅助绕组供电 采样电阻与恒流控制 LR5831是工作在 CRM 模式中，其内部具有一个 400mV 的基准电压，这个基准电压与系 统中电感原边峰值电流进行比较计算，通过采样电阻的调节来实现 LED 驱动电流的大小： I LED = 400 mA ； 2 R ISEN 其中：ILED 是 LED 的驱动电流，RISEN 是采样电阻 电感设计计算 LR5831工作在 CRM 模式，当电路上电后输出控制脉冲，内部 MOSFET 将不断工作在导 通/关闭状态，内部 MOS 管打开时，电感也将导通，开始蓄能，直到达到电流峰值时内部 MOS 管关闭，此间的电感的导通时间为： IP = L× IP 400 mA ； TON = ； VIN − V LED RISEN 其中：IP 为电感电流峰值；L 为电感值；VIN 为交流输入整流后的直流值；VLED 为 LED 3/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 负载的正向压降 当内部 MOS 管关闭后，电感电流将从峰值逐渐降低，直到降低为 0 时，内部 MOS 管 将再次开启，此间的电感关闭时间为： TOFF = L× IP ； V LED 由上可知，电感可计算为： L = V LED × (V IN − V LED ) ； V IN × I P × F 其中 F 为系统工作频率，在设计系统时，首先确定 ILED，ILED 确定后 RISEN、IP 等也就相 应确定了，此时由上式可知，系统频率与输入电压成正比、与选择之电感 L 成反比：当输 入电压最低（或）电感取值较大时，系统频率较低，当输入电压最高（或）电感取值较小时， 系统频率较高，因此，在系统输入电压范围确定时，电感的取值直接影响到系统频率的范围 以及恒流特性。考虑到系统频率不可过低（例如进入音频范围），也不宜过高（导致功率管 损耗过大以及 EMI 影响） ，同时LR5831 设定了最小 / 大退磁时间以及最小 / 大励磁时间，因此 在设计时，建议系统频率设定在 50KHZ～120KHz 之间 开路过压保护电阻设置 在系统中，当LED开路时，由于无负载连接，输出电压会逐渐上升，进而导致退磁时间 也会逐渐变短，因此通过RADJ外接电阻来控制相应的退磁时间，就能得到需要的开路保护电 压。根据内部电路计算，可得出RADJ与VOVP的关系公式： R ADJ ≈ V ISEN × L × 15 RISEN × VOVP × 10 6 ( Kohm) 其中， VISEN 是 ISEN 关断阈值（400mV） L 是电感量 RISEN 是采样电阻 VOVP 是需要设定的过压保护点 保护功能 LR5831设定了多种保护功能，如 LED 开短路保护、ISEN 电阻开短路保护、VDD 过压/欠 压、电路过温自适应调节等 LR5831在工作时，自动监测着各种工作状态，如果负载开路时，则电路将立刻进入过压 保护状态，关断内部 MOS 管，同时进入间隔检测状态，当故障恢复后，电路也将自动回复 到正常工作状态；若负载短路，系统将工作在 5KHz 左右的低频状态，功耗很低，同时不断 监测系统，若负载恢复正常，则电路也将恢复正常工作；若当 ISEN 电阻短路，或者电感饱 和等其他故障发生，电路内部快速保护机制也将立即停止 MOS 的开关动作，停止运行，此 时，电路工作电源也将下降，当触发 UVLO 电路时，系统将会重启，如此，可以实现保护 功能的触发、重启工作机制 若工作过程中，LR5831监测到电路结温度超过过温调节阈值（155℃）时，电路将进入过 4/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 温调节控制状态，减小输出电流，以控制输出功率和温升，使得系统能够保持一个稳定的工 作温度范围 PCB 设计注意事项 VDD 的旁路电容十分关键，PCB 板 layout 时需要尽量靠近 VDD 及 GND 引脚 电感的充放电回路要尽量短，母线电容、续流二极管、输出电容等功率环路面积要尽量 小，芯片距离功率器件也尽量远，从而减小 EMI 以及保证电路安全稳定工作 电路地线及其他小信号的地线须与采样电阻地线分开布线，尽量缩短与电容的距离 RADJ 外接电阻需要尽量靠近 RADJ 引脚，并且就近接地 NC 引脚建议连接到芯片地（PIN1），有条件时可用地线将 RADJ 电阻环绕 DRN 引脚（PIN5、PIN6）的敷铜面积尽量大，以提高芯片散热 典型应用图 5/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 极限参数 Table 2：极限参数 项目 符号 参数范围 单位 电源电压 VDD -0.3～20 V 漏极电压 VDRN -0.3～500 V 电流采样端电压 VISEN -0.3～6 V 最大工作电流 IDDMAX 5 mA 开路保护电压调节端 VRADJ -0.3～6 V 功耗 PMAX 450 mW 结热阻 θJA 145 ℃/W 工作结温范围 TJ -40～155 ℃ 存储温度范围 TSTG -55～160 ℃ 2000 V ESD 注：超过极限参数范围，本产品的性能及可靠性将得不到保障，实际使用中不得超过极限参数范围 电气特性 Table 3：电气特性（VDD=15V，TTYP = 25℃） 项目 符号 测试条件 范围 单位 VDD 钳位电压 VDD_CLP 0.8mA 15.8～17.2 V 工作电流 IDD FSYS=65KHz ≦135 μA 启动电压 VST VDD 上升 12.8～14.2 V 启动电流 IST VDD=VST - 1V ≦195 μA 欠压保护阈值 VUVLO VDD 下降 8.1～9.1 V 采样基准电压 VISEN 392～408 mV 短路时电流检测阈值 VISEN_SHT 198 mV 动作消隐时间 TLEB 500 ns 内部 MOS 关断延迟 TDELAY 150 ns DRN 端 MOS 漏源极穿电压 VDSS（BV） VGS=0V/ IDS=250uA 500 V 内部 MOS 内阻 RSW VGS=15V/ IDS=0.5A 16 Ω 内部 MOS 漏电流 IDSS VGS=0V/ VDS=5000V 0.5 uA RADJ 引脚电压 VRADJ 0.55 V 最大导通时间 TON_MAX 45 us 最大退磁时间 TOFF_MAX 255 us 最小退磁时间 TOFF_MIN 5 us 过热温度调节点 TREG 155 ℃ 输出短路 6/8 CE1001 Series CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 推荐工作范围 Table 4：推荐工作范围 项目 符号 参数范围 单位 输入电压 220V±20％ ILED 1 155@VOUT=80V mA 输入电压 220V±20％ ILED 2 255@VOUT=36V mA 最小负载电压 VMIN >15 V 7/8 CMOS High Sensitivity Micropower Hall Switch CE1001 Series LESHAN RADIO COMPANY, LTD. 封装 SOP8 package outline dimensions 8/8