ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■概要 ELM901FxA 是内藏了电荷泵 (1x、2x 双模式自动切换 ) 和定电流驱动电路的大电流 LED 驱动器 IC，最 大输出电流为 1A。本品适用于驱动电源为单节锂离子电池 / 聚合物锂离子电池设备的高亮度白色 LED。 并且仅需外接三个电容和三个设定电阻即可工作。3mm x 3mm/4mm x 4mm 的 QFN 封装更使其占用很小 的面积。 LED 电流可通过两路外接电阻进行设定，两路设定电流的 ON/OFF 分别由两路使能引脚控制，控制使 能引脚使 LED 在三种电流模式中切换。为保护 LED，本品还可限制 LED 的发光时间，通过一个外接电 阻和内置计时器，LED 连续发光一定时间之后会被强制熄灭（发光时间可从 0.2 秒，0.5 秒和 1 秒里选择） 。 本品内藏软启动功能，能够限制启动时和 1x、2x 模式切换时发生的涌入电流。 ■特点 ■用途 · 工作电压低 : 2.6V-4.4V · 照相机的 LED 闪光灯 · 消耗电流低 : 300μA(1X), 9mA(2X) · 高亮度 LED 电筒 · 待机电流低 · 输出电流高 : Max.1μA : Max.1A · LED保护功能 : 大电流时可限制发光时间 · 内藏 LED 定电流电路 : 通过外接电阻进行设定 · 软启动功能 : LED 电流启动时及 1x、2x 模式切换时 · 封装 · 过热保护功能 : QFN16-4x4, QFN16-3x3 ( 开发中 ) ■绝对最大额定值 项目 VIN 引脚电压 VO 引脚电压 EN1、EN2 引脚电压 VO 引脚电流、LED 电流 工作温度 保存温度 记号 Vin Vo Ven Io, Iled Top Tstg 规格范围 GND-0.3 ～ 6 GND-0.3 ～ 6 GND-0.3 ～ Vin+0.3 1500 (注) -40 ～ +85 -40 ～ +125 单位 V V V mA ℃ ℃ ( 注 ) 根据长时间的电流密度限制而决定。假设在 10 秒以内的绝对最大条件下是 10％以下的占空比工作周期 。连续工 作的最大电流是 600mA。 ■产品型号构成 ELM901FxA-S 记号 a b c d 项目 封装 描述 F: QFN A: QFN16-4x4 封装尺寸 B: QFN16-3x3 ( 开发中 ) 产品版本 A 包装卷带中 IC 引脚置向 S: 参考封装资料 ELM901F x A - S ↑↑↑ ↑ a bc d 11 - 1 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■引脚配置图 QFN16-4x4(俯视图) 12 11 10 QFN16-4x4(底视图) 9 9 10 11 12 13 8 8 13 14 7 7 14 15 6 6 15 16 5 5 16 1 2 4 3 4 QFN16-3x3(俯视图) 12 11 10 9 8 2 1 QFN16-3x3(底视图) 9 13 3 10 11 12 8 13 14 7 7 14 15 6 6 15 16 5 5 16 1 2 3 4 4 3 2 引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 引脚名称 ISET2 ISET1 EN2 EN1 AGND FS VIN PGND1 CM PVIN CP NC VO NC PGND2 LED 1 ■引脚说明 ISET2：LED 电流设定引脚 2 在 ISET2 和 GND 之间插入电阻（Rset2）可设定 LED 电流。当 EN2 引脚电压为 High 时，此引脚输 出电压为 1.22V。LED 电流值为 ISET2 引脚输出电流的 3250 倍。 （例）Rset2=6.8kΩ 时，Iled=1.22/6.8k x 3250=583mA ISET1：LED 电流设定引脚 1 在 ISET1 和 GND 之间插入电阻（Rset1）可设定 LED 电流。当 EN1 引脚电压为 High 时，此引脚输 出电压为 1.22V。LED 电流值为 ISET1 引脚输出电流的 3250 倍。 （例）Rset1=6.8kΩ 时，Iled=1.22/6.8k x 3250=583mA EN2：使能控制引脚 2 此引脚用于控制 ISET2 设定的 LED 电流的 ON/OFF，在 IC 内部被下拉到地电位。EN2 引脚为正逻辑 输入，当输入电压为 High 时，ISET2 的设定电流会流过 LED。 EN1：使能控制引脚 1 此引脚用于控制 ISET1 设定的 LED 电流的 ON/OFF，在 IC 内部被下拉到地电位。EN1 引脚为正逻辑 输入，当输入电压为 High 时，ISET1 的设定电流会流过 LED。 11 - 2 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 AGND：内部模拟电路接地引脚 此引脚连接至 IC 内部模拟电路 GND 和 IC 底面的裸露衬垫，并且必须在外部和 PGND1，PGND2 相连。 FS：Fail-Safe 功能设定引脚 Fail-Safe 功能是指当 EN1=EN2=1 的状态持续一定时间之后强制关闭 LED 电流的功能。此功能是为 防止 LED 过热，且可以设定使其无效。EN1=EN2=1 状态开始到 LED 电流关闭计的计时器时间可以 由 FS 引脚和 GND 引脚之间的电阻进行设定。计时器时间可从以下三者中选择：（1）FS 和 GND 短 路时为 1 秒， （2）FS 和 GND 之间电阻为 20kΩ 时为 0.2 秒， （3）FS 和 GND 之间电阻为 51kΩ 时为 0.5 秒。 此外，如不使用 Fail-Safe 功能，将 FS 和 VIN 短路或者将 FS 开路即可。 VIN：内部电路电源引脚 此引脚和 IC 内部电路的电源相连。在外部必须将它连接至 PVIN 引脚，并在它和 GND 之间插入 2.2μF 以上的陶瓷电容。 PGND1：电荷泵接地引脚 此引脚和 IC 内部电荷泵的 GND 相连，必须在外部连接至 AGND 和 PGND2 引脚。 CM：升压电容连接引脚（低电位端） CM 引脚是用来连接升压电容低电位端的引脚。CM 和 CP 引脚之间应插入升压电容（推荐电容量： 2.2μF） ，并尽可能地缩短布线的长度。 PVIN：电荷泵电源引脚 PVIN 是为电荷泵提供电源的引脚，必须在外部连接至 VIN 引脚。 CP：升压电容连接引脚（高电位端） CP 引脚是用来连接升压电容高电位端的引脚。CP 和 CM 引脚之间应插入升压电容（推荐电容量： 2.2μF） ，并尽可能地缩短布线的长度。 VO：升压输出引脚 VO 引脚连接至 LED 的阳极。1x 模式的输出电压基本等同于 VIN 电压，升压时的输出电压为 5.5V。 PGND2：LED 电流驱动电路接地引脚 此引脚和 IC 内部 LED 电流驱动电路的 GND 相连。必须在外部连接至 AGND 和 PGND1。 LED：定电流漏型输入引脚 LED 引脚连接至 LED 的阴极。ISET1/2 设定的电流会流入 LED 引脚。 11 - 3 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■标准电路图 C2 12 NC 11 CP 10 PVIN 9 CM 13 ● 8 Charge pump VO C1 14 7 NC LED PGND1 15 PGND2 ● C3 6 FS CC Control 16 ● VIN 900kHz OSC Timer Rfs 5 LED AGND 1 ISET2 2 ISET1 3 Rset1 Rset2 PVIN CP EN2 4 EN1 ● ■电路框图 VIN x1/x2 charge pump ▲ Thermal protection CM ▲ ▲▲▲ ▲ ▲ ▲ VO ▲ Step-up circuit Vref 900kHz oscillator EN2 PGND1 x1/x2 switch Control logic Short protection ▲ ▲ Drop out detection Current sense control ISET1 LED ▲ ▲ EN1 Vref(soft) Fail safe circuit ▲ FS AGND ISET2 PGND2 11 - 4 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■功能说明 本品是为驱动电源为单节锂离子电池 / 聚合物锂离子电池的高亮度白色 LED 而设计的 IC。当电池电压 相比 LED 正向电压足够高时，本品直接连接电池至 LED 使之发光。当电池电压下降之后，内部电荷泵 电路将电压升压至 5.5V 以驱动 LED。LED 电流由两路外部电阻进行设定。通过控制两路电阻各自的使 能端，LED 可以有三种电流模式。本品最大可提供 1A 的 LED 电流，但长时间的大电流工作有可能烧 毁 LED。为防止烧毁事故，使用内藏的计时器可强制关闭 LED 电流。计时器仅在最大电流工作条件下 生效。计时器时间可以通过外部连接至 FS 引脚的电阻进行选择。（0.2 秒，0.5 秒，1 秒三者选一）并且， 将 FS 引脚连接至 VIN，或者将 FS 引脚开路均可令计时器失效。 电源施加时的动作 EN1=EN2=0 或者两者均开路（待机）时，本品工作于待机状态。待机状态下，VIN 和 VO 之间的 高阻 PMOS 开关导通，同时 CP 和 VO 引脚之间的 PMOS 开关（开关 4），CM 和 PGND1 引脚之间的 NMOS 开关（开关 1）导通。此状态下，电源输出的电流，通过高阻 PMOS 开关缓慢地向输出电容 Co 和跨接电容 C1（升压电容）充电，充电需要大约 5ms 的时间。 （如若电源施加后 5ms 以内开始运作， 可能会发生大的涌入电路 待机状态 待机时输出电容 Co 和跨接电容同时处于满充电状态，两者经由高阻 PMOS 开关连接至电源 VIN。 待机时的满充电状态可以防止运作开始时发生的涌入电流，并且随时都可以立即使 LED 发光。 启动时 启动时，本品首先检查 VO 是否短路。当确认 VO 没有短路时，VIN 和 VO 引脚之间的低阻开关导通， 开始 1x 模式的运作。当检查出 VO 短路时，VO 保持待机状态，LED 引脚也维持关闭状态。这时， VO 和 LED 输出以外的内部电路开始正常工作，所以当短路状态解除时，本品可立刻开始 1x 模式 的运作。从启动到 1x 模式输出为止大约需要 30ms（typ.）的时间。此时因为 VO 已经和 VIN 相等， 所以不会发生大的涌入电流。但是如果 VO 和 GND 引脚之间有数十～数百欧姆的电阻造成短路， 并且 VO>0.7V 时，电容充电会仍然会引起涌入电流。启动到 LED 电流流动为止需要 130μs（typ.） ， 之后 LED 电流上升到设定电流需要数十 μs 的时间。 1x 模式运作时 当 1x 模式运作时检测出 LED 引脚电压过度下降时，本品会自动切换到 2x 模式。当 LED 电流处于 【低】电流模式时，LED 引脚电压下降之后，本品会维持 1x 模式并等待 150ms。这期间里如果电压 下降被解除，本品会复位计时器，并维持 1x 模式。如果 LED 电流处于【高】或者【低 + 高】模式时， 一旦检测出 LED 引脚电压下降，2ms 后本品会自动切换到 2x 模式。2ms 期间如果电压下降被解除， 同样的本品会复位计时器，并维持 1x 模式。LED 电流大于 240mA（typ.）时，模式切换的阈值压 降电压和 LED 电流成比例，当 LED 电流较小时，阈值压降电压固定为 100mV。 软升压运作时 升压开始时，电荷泵开始运作，并逐渐提高 VO 电压（软升压）。软升压使 VO 电压随时间线性上升， 以防止涌入电流。升压过程中，LED 电流被降至设定电流的二分之一。同时，为了防止升压开始 后 10μs 内 LED 电流的剧烈变化，升压中的 LED 电流被强制限定在 350mA（typ.）以下。升压结束 后 LED 电流会恢复到设定的电流。 2x 模式运作时 正常切换到 2x 模式之后，本品会维持 2x 模式运作直至被强制复位到待机状态（EN1=EN2=GND） 。 如果要使之工作于 1x 模式，必须先将其复位到待机状态之后，再重新启动。 11 - 5 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■保护功能说明 过热保护 当内部结合部温度超过 150℃时，过热关断电路会关闭 VO 输出（只保留高阻 PMOS 开关导通） ，并 关闭 LED 电流。要解除过热保护，需将本品复位到待机状态，再重新启动。 Iset1/Iset2 引脚短路保护 EN1=0 → 1 启动时，如果 ISET1 引脚的电阻 Rset 低于 3.9kΩ（LED 设定电流高于 1A），ISET1 引脚 设定的 LED 电流（【低】电流）将会失效。此时如果 ISET2 引脚处于正常状态，ISET2 设定的 LED 电流（ 【高】电流）会正常流经 LED。如果 EN1=1 运作中，ISET1 和 GND 发生短路，无论 EN 引脚 为何电位，当检测出 LED 电流超过 1.5A 的界限之后，LED 电流将被关闭。另外，EN1=EN2=1 的 状态下，如果【低】+【高】电流超过 1.5A，LED 电流同样会被关断。同样的，EN2=0 → 1 启动时， 如果 ISET2 引脚的电阻 Rset 低于 3.9kΩ（LED 设定电流高于 1A），ISET2 设定的 LED 电流（ 【高】 电流）将会失效。此时如果 ISET1 引脚处于正常状态，ISET1 设定的 LED 电流（【低】电流）会 正常流经 LED。如果 EN2=1 运作中，ISET2 和 GND 发生短路，无论 EN 引脚为何电位，当检测出 LED 电流超过 1.5A 的界限之后，LED 电流将被关断。另外，EN1=EN2=1 的状态下，如果【低】+【高】 电流超过 1.5A，LED 电流同样会被关断。 VO 引脚短路保护 运作中当 VO 引脚电压低至 0.7V 时，本品将关闭 VO 和 LED 输出，并维持 VIN 和 VO 通过高阻 PMOS 开关相连的状态（待机状态）。当短路解除，VO 电压高于 0.7V 时，VO，LED 恢复输出，开 始运作。当 2x 模式运作中检测到 VO 短路时，不需 EN1=EN2=0，本品自动切换到待机状态。 Fail-Safe 功能 Fail-Safe 功能是指，当【低 + 高】电流状态（EN1=EN2=1）维持一定时间以后，强制关闭 LED 输 出的功能。当 EN1=EN2=1 的状态解除时，LED 电流的强制关闭也随之解除。LED 电流强制关闭发 生的时刻由外接电阻 Rfs 进行设定（可从 0.2 秒，0.5 秒和 1 秒里选择）。如果不使用此功能，请将 FS 引脚连接至 VIN 引脚，或者将 FS 引脚开路。 11 - 6 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■电特性 项目 输入电压范围 静态消费电流 1 静态消费电流 2 待机电流 LED 电流 记号 Vin Iqs1 Iqs2 Isd 没有特别指出时 ,Vin=3.6V, Cin=C1=2.2μF, Co=4.7μF, Ta=25℃ 条件 最小值 典型值 最大值 单位 2.6 4.4 V 1x 模式、Iled=0mA 300 550 μA 2x 模式、Iled=0mA 9 16 mA EN1=EN2=0V 0. １ 1.0 μA LED 电流比 1(Iled/Iset1/2) Iled1 Vin=3.8V, Iled=200mA, Vf=3.3V LED 电流比 2(Iled/Iset1/2) Iled2 Vin=3.3 ～ 4.4V, Iled=200 ～ 800mA Iled 阈值压降电压 1 Iled 阈值压降电压 2 模式切换延迟时间 1 模式切换延迟时间 2 LED 电流开启时间 电流输出能力 LED 电流安定时间 1 LED 电流安定时间 2 软升压时 LED 电流 Vled1 (Min.) Vled2 (Min.) Td1 Td2 模式切换阈值电压，Iled=300mA 模式切换阈值电压 , Iled=150mA EN1=High, EN2=Low EN1=Low or High, EN2=High EN 引脚 ON 到 LED 电流开始流动 LED(on) 为止 Iled Vin=3.3V, EN1=EN2=High, (Max.) Iled=1A（设定）,VF=4.6V TIled1 Iled=0mA → 200mA TIled2 Iled=200mA → 700mA Iled Iled=700mA（设定） (soft) 电荷泵 软升压时间 1x 模式输出电压 Tsoft Iled=700mA, Vo=3.7V → 5.2V Vo(x1) Iled=0mA 2x 模式输出电压 Vo(x2) Iled=0mA 1x 模式输出阻抗 2x 模式输出阻抗 振荡频率 EN1, EN2 引脚 输出开启电压 输出关闭电压 EN 引脚偏置电流 ISET1, ISET2 引脚 标准电压 ISET 引脚设定电流 Ro(x1) Vin=3.4V Ro(x2) (2Vin-Vo)/Io, Vin=3.2V, Vo=5.1V Fosc Iset=50μA, 各引脚 各引脚 3250 3250 typ.× mA/mA 1.04 typ.× mA/mA 1.10 125 225 mV 80 100 120 mV 100 1 150 2 200 3 ms ms 50 130 250 μs 900 mA 40 60 μs μs 250 350 450 mA 75 150 Vin 300 μs V typ.× 0.95 Vc(ON) Vin=2.9 ～ 4.4V, 各引脚 Vc(OFF) Vin=2.9 ～ 4.4V, 各引脚 Ic(ON) Ven=3.6V, 各引脚 Vref Iset typ.× 0.96 typ.× 0.90 0.72 5.5 0.25 1.70 0.90 typ.× 1.05 0.37 2.55 1.08 Ω Ω MHz 0.45 50 V V μA 1.238 310 V μA 0.95 20 1.202 11 - 7 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 1.220 V ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 项目 短路保护电路 ISET 引脚短路时 Iled 上限 VO 引脚短路保护启动电压 VO 引脚短路电流 过热保护电路 过热保护功能启动温度 Fail-Safe 电路 记号 条件 Iled (short) ISET1, 2 引脚，短路保护时 LED 电流关闭，Vin=3.9V， Vled=1.0V，2x 模式运作 Vo (short) Ishort OHP 最小值 典型值 最大值 单位 短路保护时 LED 电流关闭 0.45 Fail-Safe 时间 1 Fail-Safe 时间 2 Fail-Safe 时间 3 Fail-Safe 引脚电流 FS 引脚阈值电压 1 FS 引脚阈值电压 2 FS 引脚阈值电压 3 项目 EN 引脚逻辑与 LED 电流 EN 引脚逻辑 待机（输出 OFF） Low 电流 High 电流 Low+High 电流 A 0.60 0.95 V Vin=3.6V 30 mA 过热保护时 LED 电流关闭 150 ℃ Tfs (range) ＊ FS-VIN 引脚短路，或者 FS Tfs1 引脚开路时，Fail-Safe 功能 Tfs2 失效 Tfs3 Ifs Vfs1 Vfs2 Vfs3 Fail-Safe 设定范围 1.5 0.2 0.8 0.16 0.4 10 0.12 0.405 1.08 1.0 0.20 0.5 15 0.15 0.450 1.22 1.0 s 1.2 0.24 0.6 20 0.18 0.495 1.36 s s s μA V V V 条件 EN1 0 1 0 1 EN2 0 0 1 1 ＊ EN1，EN2 引脚在 IC 内部被下拉到地电位，所以 开路时本品处于待机状态 ■封装印字说明 ·QFN16-4x4 封装 : ELM901FAA ·QFN16-3x3 封装 : ELM901FBA ELM 901FAA a bc 印字 ELM901FAA abc (000～999) ELM 901FBA a bc 表示内容 产品型号 印字 ELM901FBA abc (000～999) 生产组装批号 11 - 8 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 表示内容 产品型号 生产组装批号 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 ■标准特性曲线图 EFFICIENCY-Vin ILED= 200mA 400mA 600mA 80 Dropout Voltage (V) EFFICIENCY (%) 90 70 60 50 Dropout Voltage-Iled 0.5 LED = LUMILEDS LXHL-LW3C 100 800mA 40 30 20 0.4 0.3 0.2 0.1 10 0 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 Iled-Rset 1000 Iled (mA) 900 900 800 500 400 500 200 200 100 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Rset (k�) 100mA 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 2x Mode Output Resistance - Top 1x Mode Output Resistance - Top Vin=3.2V, Vo=4.8V 2.5 Vin=3.3V 0.2 0.15 Vin=3.6V Vin=3.9V 0.1 0.05 0 -40 200mA Vled (V) 2x Mode Output Resistance (�) 1x Mode Output Resistance (�) 0.25 400mA 400 300 0 600mA 600 300 -20 0 20 40 Top (�) 60 1000 Iled=800mA 700 Iled (mA) Iled (mA) 700 600 800 Iled-Vled 1000 800 600 400 200 Vin (V) 2 1.5 1 0.5 0 -40 80 -20 0 20 40 Top (�) 11 - 9 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 60 80 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 Isd-Vin 0.1 920 Top=85� Frequency (kHz) Isd (�A) 0.08 0.06 0.04 Top=25� 0.02 Vref-Top Iled/Iset Ratio-Top 3280 Iled/Iset Ratio Vref (V) 1.21 3260 3240 3220 -20 0 20 40 Top (�) 60 3200 -40 80 EN Pin Input Current-Top 0.9 EN Thereshold Voltage (V) EN Pin Input Current (uA) Top= -40� 3300 1.22 25 20 15 10 -40 860 Vin (V) 1.23 30 880 820 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 Vin (V) 1.24 Top=85� Top=25� 900 840 Top=��40� 0 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 1.2 -40 Frequency - Vin 940 -20 0 20 40 Top (�) 60 0 20 40 Top (�) 60 80 EN Threshold Voltage-Top 0.8 0.7 0.6 0.5 -40 80 -20 -20 0 11 - 10 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 20 40 Top (�) 60 80 ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器 Iled Start Response Iled/Iset Ratio-Iled 3350 Vin=3.6V, Iled=0mA�200mA 300 200 Top=85� Iled (mA) 3250 Top=25� 0 V(EN1) : 0V � 3.6V Top= -40� 3200 3150 100 0 200 400 Iled (mA) 600 800 0 40 Iled 0 Vo Vo, V(EN2) (2V/Div) 240 Time (us) 320 400 Vin=3.6V, Iled=800mA Iled (mA) Iled (mA) Vin=3.6V, Iled=200mA�800mA 400 160 Iled, Vo Ripple Voltage 1x to 2x Mode Switch Response 800 80 Iled A/C Coulpled 20 0 -20 -40 200 Vo A/C Coulpled V(EN2) : 0V � 3.6V 100 0 -100 0 0.8 1.6 2.4 Time (ms) 3.2 4 0 2 11 - 11 如需确认语言的准确性，请参考 ELM 的英文版或日文版。 4 6 Time (us) 8 -200 10 Vo (mV) Iled/Iset Ratio 3300