ETC ZCC5121

数据手册
2006 年 11 月 V1.0
www.ZCC-China.com
内置过压保护的白光 LED 升压型驱动器
特性
y
y
y
y
y
y
y
y
y
固有匹配的 LED 电流
高效率:84%（典型值）
可由一个 3.0V 电源驱动多达四个 LED
内置过压保护电路，无需外部齐纳二极管
稳定的 20V 双极开关
待机电流:<1μA
快速的 1.1M Hz 开关频率
采用高度仅 1mm 的纤小型电感器
采用扁平的 SOT23-6L 封装
-40℃～85℃
应用
y
y
y
y
y
SOT23-6L
蜂窝电话
数码相机
MP3 播放器
PDA、笔记本电脑
GPS 接收机
描述
zcc5121是一种小功率升压型 DC/DC 变换器，特别为白光 LED 驱动而设计。zcc5121可以从
低至 3V 的电压驱动多达四个 LED，LED 采取串联的连接形式，因此流过每个 LED 的电流都相
同，从而获得相同的亮度。zcc5121采用高达 1.1M Hz 的工作频率，允许使用小巧的外部电感
电容元件。250mV 的反馈电压使得在电流设定电阻上所消耗的功耗很小，尽可能地优化了在白
光驱动应用时的转换效率。OVP 引脚可以用来采样输出电压，当负载 LED 没有接上或者发生开
路故障时，zcc5121依然可以保持正常的工作和较小的工作电流，极大增强了应用的安全性。
zcc5121采用高度仅为 1mm 的 SOT23-6L 封装形式。
图 1 zcc5121封装引脚图
0510-80170281
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典型应用
L1
VIN
D1
VOUT
10µH
Li-ion
Battery
SW
VIN
COUT
CIN
1µF
Dimming
Control
1µF/25V
1
5 21m
SHDN
GND
LED1
LED2
LED3
OVP
LED4
FB
R1
12O
15 c z 21 Driving 4 LEDs
图 2 zcc5121典型应用图
订购信息
芯片型号
工作温度范围
zcc5121ST
极限工作条件
-40℃～85℃
封装形式
SOT23-6L
RoHS
是
器件标记
5121m
发货形式
3000 Pcs/盘
*
参数
范围
VIN 对地电压
-0.3V ~ 6 V
OVP SW 对地电压
-0.3V ~ 20 V
SHDN
-0.3V ~ 6 V
FB 对地电压
最大连续功耗（TA= 25℃）
0.4 W
工作环境温度范围
-40℃~85℃
SOT23－6L 封装热阻 θJA
220℃/W
最大结温
125℃
贮存温度范围
-65℃~150℃
焊接温度（焊接时间 10 秒）
260℃
ESD 参数 人体模型（100pF 电容，串联 1.5KΩ）
2000 V
ESD 参数 机器模型(100pF 电容，无串联电阻)
200 V
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*注意：如果器件工作条件超过上述各项极限值，可能对器件造成永久性损坏。上述参数仅是
工作条件的极限值，不建议器件工作在推荐工作条件以外的情况。器件长时间工作在极限工
作条件下，其可靠性可能受到影响。
推荐工作条件
参数
范围
电源电压 VIN
2.5V ~ 5.5 V
工作结温
-45℃~125℃
电气特性
测试条件：TA=25℃,VIN=3.6V,VSHDN=3V（除非另有说明）
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
2.5
3.6
5.5
V
235
250
265
mV
50
100
200
nA
正常工作时
2.0
3.0
mA
负载开路，OVP 引脚连接至 VOUT
3.0
5.0
mA
SHDN =0V
0.5
1.0
μA
1.4
MHz
工作电压范围
反馈电压
3 LED 负载 ILED=20mA
FB 引脚电流
工作电流
待机电流
开关频率
0.8
1.1
最大占空比
85
90
开关电流限值
250
400
开关饱和电压
ISW=250mA
300
开关漏电流
VSW=5V
0.1
SHDN 高电平
550
1
OVP 钳位电压 (注 1)
90
16
注 1：如果不需要 OVP 功能，请把 OVP 引脚悬空
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μA
V
0.4
SHDN =2.8V
mA
mV
1.2
SHDN 低电平
SHDN 偏置电流
％
17
V
μA
20
V
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引脚定义
序号
名称
1
SW
说明
开关引脚。外接电感和二极管。设计时注意最大限度的缩小该引脚的
连线长度以降低 EMI。
2
GND
接地引脚。
3
FB
电压反馈引脚。内部基准电压为 250mV。串连的 LED 最低端的阴极和电
流采样电阻连接于此，LED 电流的计算公式为：
ILED = 250mV/R1
4
5
SHDN
OVP
停机引脚。该引脚电压高于 1.2V，器件开始工作，低于 0.4V，器件进
入停机状态。
过压保护引脚。当该引脚电压高于 17V（典型值）时，内部保护电路启
动控制开关管的工作，如不需要此功能，该引脚悬空。
6
VIN
输入电源引脚。必须加 1μF 的旁路电容。
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典型工作特性曲线
注：除非另有说明，VIN=3.6V, TA=-25℃
L1=10μH
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COUT=1μF
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功能方框图
图 3
功能方框图
工作原理
zcc5121是一种恒定频率的电流模式控制的 DC/DC 变换器，可以提供优秀的电压和负载调
节能力。zcc5121的工作原理参考上面的功能方框图。zcc5121具备一个内置的 1.1MHz 的振荡
器，在每个振荡周期的起始，RS 锁存器被置位，开关管 Q1 导通。一个 0.1 欧姆的电阻采样开
关管 Q1 的电流，并且把与电流成比例的电压反馈回去与斜坡发生器产生的斜坡电压相叠加，
然后这个电压被送到比较器 A2 的正端。A2 的负输入端的电压是来自于反馈电压 FB 与内部的
基准电压 250mV 之差的放大信号，并且为了环路稳定，该信号经过内部的 RC 和 CC 的滤波处
理。误差放大器 A1 在整个环路的稳定中起到了重要的作用，如果反馈电压比较低，误差放大
器的输出电压增大，将导致开关管开启的时间更长，有更多的电流被传递至输出端，如果反
馈电压较高，误差放大器的输出电压减小，将导致开关管 Q1 的开启时间变短，将会有更少的
电流被传递至输出端。在轻负载的情况下，zcc5121开始进入到脉冲跳跃式工作状态，内部的
开关管 Q1 不再是每个工作周期都打开关闭，而是每几个工作周期才打开一次，从而减轻了轻
负载时的开关损耗，提高了在轻负载时的工作效率。一个大约 17V 的齐纳二极管和一个电阻
内部连接在 OVP 引脚和 FB 引脚之间，如果 OVP 引脚被连接到外部 VOUT 端，当 LED 发生故障
或者发生其他于开路状态时可提供过压保护功能。
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应用信息
电感器的选择
对于大多数应用，推荐采用一个 10μH 的电感。要求该电感在 1.1M Hz 的条件下具有低
磁芯损耗和低的 DCR（铜线电阻）。
表1
推荐使用的电感
产品型号
电感值
铜线电阻
额定电流
厂家
LQH32CN100K23
10μH±10％
0.44ohm±30％
300mA
MURATA
电容器的选择
陶瓷电容因其小巧的外形尺寸而成为zcc5121应用的理想选择。推荐使用 X5R 或者 X7R 类
型陶瓷电容，因为这两种电容能够在更宽的电压和温度范围内保持其电容值不变，而 X7R 的
容值会在更宽的温度范围内保持不变。对于大多数应用来说，采用一个 1μF 的输入电容和一
个 1μF 的输出电容就够了，对于输出电容，由于输出电压可能高达 20 伏，推荐使用额定耐
压值为 25V 的陶瓷电容。
二极管的选择
对于二极管的要求是要有低的正向电压和快速的反向恢复特性，因而肖特基二极管是一
个比较好的选择。肖特基二极管的正向压降代表了二极管中的传导损耗，而二极管电容代表
了开关损耗。对于二极管的选择而言，正向压降和二极管电容都是需要考虑的，额定电流较
高的肖特基二极管通常具有较低的正向压降和较大的二极管电容，这样有利于提高整个电路
的转换效率。
表2
推荐使用的二极管
产品型号
正向导通电流
压降
二极管电容
厂家
RB551V-20
500mA
0.47V
<10pF
ROHM
SS0520
100/500mA
0.3/0.385V
170pF
POWER
SEMICONDUCTORS
LED 电流控制
LED 电流由反馈电阻来控制，反馈基准电压为 250mV，LED 电流为：
ILED=250mV/R1
为了获得准确的 LED 电流，可选择精度为 1%的电阻。
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表3
R1 阻值和 LED 电流关系对应表
R1 阻值 (ohm)
LED 电流 (mA)
12.4
20
16.5
15
21
12
24.9
10
49.9
5
开路保护
zcc5121具备内置的输出过压保护功能。当 LED 发生故障而导致开路时，如果这时 OVP 引
脚被连接到 VOUT 端，内部的过压保护电路将会开始起作用，VOUT 电压会被限制在 17V 左右，
同时芯片内部的工作电流也会被限制在 3mA 左右。这样，即便在 LED 开路的故障状态或者负
载 LED 没有被接入的状态下，都保证芯片不会损坏，并且保持较小的电流消耗。
调光控制
在白光 LED 驱动应用中，zcc5121支持四种类型的调光电路，这四种方式见下面的图示。
1．采用一个 PWM 信号至 SHDN 引脚
利用加在 SHDN 引脚的 PWM 信号来快速的接通和关断zcc5121。LED 的平均电流随 PWM 信
号的占空比成比例增加，0％的占空比将完全关断zcc5121，这时 LED 将完全没有电流，100％
的占空比则对应于满电流。zcc5121可以在高至 200KHz 的 PWM 调光频率下工作。
2．采用一个 DC 电压
利用一个可变 DC 电压来调节 LED 电流。随着 DC 电压的上升，R2 的压降增加，R1 压降减
小，LED 电流变小。R2 和 R3 要选择合适的阻值，使来自可变 DC 电源的电流远小于 LED 的电
流，又远大于 FB 引脚的输入电流。图示的电路可以在 0V 至 2V 的 VDC 范围内获得 0mA 到 20mA
的 LED 电流。
3．采用一个滤波 PWM 信号
滤波 PWM 信号可被看作成一个可变的 DC 电压，通过改变 PWM 的占空比来改变 PWM 信号对
FB 电压的影响，从而改变 LED 电流。
4．采用 MOS 管控制
利用逻辑信号来控制 NMOS 的开启和关断。R1 决定最小的 LED 电流，RINC 决定当 NMOS 导
通时 LED 所增加的电流。当 PWM 信号加在 MOS 管的栅极时，可以获得更多的亮度调节。
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zcc5121
图 4
四种调光控制方法
启动和涌入电流
为了实现最短的启动延时，zcc5121部没有做软启动电路。在未采用外部软启动电路的
情况下上电时，涌入电流为 400mA 左右。如果需要进行软启动，推荐使用如下图的电路。如
果软启动和调光都被使用，则建议采用低于 10KHz 的 PWM 频率或通过 FB 引脚来控制。
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图 5
软启动应用电路
电路板布局考虑
与所有的开关稳压器一样，必须格外注意 PCB 的布置和元件布局。SW 引脚的电压信号具
有陡峭的上升沿和下降沿。应最大限度的缩短所有连接至 SW 引脚连线的长度和面积,电感和
肖特基二极管尽可能的放置在离芯片比较近的位置。VIN 到地的旁路电容尽可能放置在靠近芯
片的位置。地尽可能采取铺铜的方式，并且和其他易受干扰的模块地分开。
图 6 zcc5121演示板电路图
zcc8010
图 7 zcc5121 PCB Layout 顶层/底层图
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封装描述
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