适合LCD背光应用的 4串白光LED驱动器 ADD5211 产品特性 概述 基于电感式升压控制器的白光LED驱动器 宽输入电压范围：4.5 V至40 V 自适应输出电压，最大程度地降低功耗 可调节工作频率：200 kHz至1.2 MHz 可编程UVLO 可编程软启动时间 可编程外部MOSFET开关上升/下降时间 具有内部MOSFET，及驱动4个之多的电流吸收型LED 内置PWM输入的亮度控制 可调LED电流：40 mA至200 mA 通过裕量控制实现最高效率 LED调光频率：可达25 kHz 300 Hz时可进行1000:1 PWM调光 开漏故障指示器 LED开路和LED短路保护 热关断 欠压闭锁(UVLO) 24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装 ADD5211是一款基于高效率、电流模式、升压转换器技术 的四串白光LED驱动器，适合背光应用。升压控制器通过 外部MOSFET开关实现4.5 V至40 V的升压，通过引脚可调节 工作频率，使其范围为200 kHz和1.2 MHz之间，。采用可 调节的UVLO功能，以降低关断时的输入电流。 ADD5211内置四个可调节的电流吸收器实现均匀的亮度。 每个电流吸收器的输出电流可从40 mA驱动至高达200 mA， 并 且 LED驱 动 电 流 可 由 外 部 电 阻 通 过 引 脚 进 行 调 整 。 ADD5211集成输入PWM接口，最多能驱动四个并联LED 串，各串由多个LED串联在一起。 其它特性包括LED短路保护、LED开路保护、升压输出短 路保护、过压保护、逐周期限流和针对IC以及LED阵列的 热关断。另外还集成开漏故障输出。可编程软启动用于降 低启动时的浪涌电流。 应用 LCD监视器和电视LED背光 工业照明 应用电路 VIN + UVLO VIN GATE_P GATE_N CS VDR RAMP OFF ON EN PGND PWM OVP FAULT ADD5211 FB4 VDD FB3 FB2 LSD FB1 ISET LGND COMP SS 10555-001 AGND FREQ 图1. Rev. 0 Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Specifications subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Technical Support www.analog.com ADI中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。如需确认任何词语的准确性，请参考ADI提供 的最新英文版数据手册。 ADD5211 目录 产品特性 ............................................................................................ 1 引脚配置和功能描述 ...................................................................... 7 应用..................................................................................................... 1 典型性能参数 ................................................................................... 8 概述..................................................................................................... 1 工作原理 .......................................................................................... 10 应用电路 ............................................................................................ 1 电流模式升压开关控制器 ...................................................... 10 修订历史 ............................................................................................ 2 LED电流调节............................................................................. 11 详细功能框图 ................................................................................... 3 故障保护..................................................................................... 12 技术规格 ............................................................................................ 4 应用信息 .......................................................................................... 14 通用规格....................................................................................... 4 布局布线指南 ............................................................................ 14 升压开关控制器规格................................................................. 5 升压器件选择 ............................................................................ 14 LED电流调节规格...................................................................... 5 典型应用电路 ................................................................................. 17 绝对最大额定值............................................................................... 6 外形尺寸 .......................................................................................... 18 热阻 ............................................................................................... 6 订购指南..................................................................................... 18 ESD警告........................................................................................ 6 修订历史 2013年10月—修订版0：初始版 Rev. 0 | Page 2 of 20 ADD5211 详细功能框图 VDR OVP BOOST CONTROL FB_REF R PWM COMP gm FB_MIN Q S ERROR AMP COMP GATE_P SWITCH DRIVER R GATE_N PGND STARTUP OSC FREQ SOFT START SS CURRENT SENSE CS RAMP DREF DCOMP OVP_REF RAMP + OVP ADD5211 OVP BOOST SCP_REF + SCP FAULT DETECTOR FAULT ×10 OVP POR LSD POR OPEN LED DETECTOR THERMAL SHUTDOWN SHORT LED DETECTOR UNUSED STRING DETECTOR LINEAR REGULATOR VDR VIN DEVICE ENABLE FB_MIN EN STRING VOLTAGE DETECTOR BAND GAP REFERENCE 500kΩ AGND CURRENT SOURCE 1 FB1 AGND UVLO DETECTOR UVLO VOLTAGE REGULATOR CURRENT SOURCE 2 FB2 VDD CURRENT SOURCE 3 POR CONTROL LOGIC PWM 500kΩ FB3 VDD BOOST CONTROL STARTUP DIMMING CONTROL CURRENT SOURCE 4 FB4 THERMAL SHUTDOWN BOOST SHORT REF DIMMING CONTROL LGND 10555-002 AGND ISET 图2. Rev. 0 | Page 3 of 20 ADD5211 技术规格 除非另有说明，VIN = 12 V，EN = 3.3 V，TJ = −40°C至+125°C。典型值为TA = 25°C下。 通用规格 表1. 参数 电源 输入电压范围 静态电流 关断电流 VIN上升阈值 VIN下降阈值 VDR稳压器 稳压输出 压差 VDD稳压器 稳压输出 PWM输入 输入高电压 输入低电压 PWM输入电流 PWM高电平至LED开启延迟1 PWM低电平至LED关闭延迟1 EN控制 EN高电压 EN低电压 EN引脚输入电流 欠压闭锁 UVLO阈值(上升) UVLO迟滞 故障 吸收器电阻 故障引脚漏电流 LED短路检测 LED短路检测使能阈值 LED短路增益 LED短路增益控制范围1 LED故障检测延迟1 LED开路故障延迟 LED短路故障延迟 过压保护 过压阈值(上升) 过压迟滞 过压引脚漏电流 输出短路阈值(下降) 输出短路恢复(上升) 热关断1 热关断阈值 热关断迟滞 1 符号 VIN IQ ISD VUVLOR_VIN VUVLOF_VIN VVDR_REG VVDR_DROP 测试条件/注释 最小值 典型值 4.5 2.8 EN = 0 V 用于启动的最小VIN 3.2 4 3.65 最大值 单位 40 6 1 4.3 V mA µA V V 4.75 5.1 350 5.45 580 V mV VVDD_REG 3.0 3.3 3.6 V VPWM_HIGH VPWM_LOW 2.2 8 0.8 30 V V µA µs µs 17 0.8 30 V V µA 1.19 100 1.27 V mV 40 100 1.5 Ω µA 2.5 10 VDD 13 2.0 V VIN = 4.5 V PWM = 5 V 11 1.6 0.8 2.2 EN = 5 V 13 1.10 VLSD LSD = 1.0 V 2.2 7.5 0.3 5 15 OVP_REF OVP_HYS 2.3 2.5 100 V µs µs 2.7 VSCPF VSCPR 100 150 V mV nA mV mV TSD TSDHYS 150 25 °C °C 200 通过设计保证。 Rev. 0 | Page 4 of 20 ADD5211 升压开关控制器规格 表2. 参数 升压频率振荡器 开关频率范围 开关频率 PWM比较器 最大占空比 前沿消隐时间 电流检测限值比较器 限流阈值 斜率补偿 峰值斜率补偿斜坡 误差放大器 跨导 输出电阻 COMP吸电流 COMP源电流 MOSFET驱动器 源电压 栅极导通电阻 栅极关断电阻 上升时间 下降时间 软启动 软启动引脚电流 符号 测试条件/注释 fSW RFREQ = 50 kΩ RFREQ = 50 kΩ 最小值 典型值 最大值 单位 200 280 360 1200 430 kHz kHz 98 % ns 89 CSLIMIT 与占空比无关 RRAMP = 5 kΩ gm R 8 V < VIN < 40 V RDS_GATE_P RDS_GATE_N tR tF 94 145 C = 1 nF C = 1 nF ISS 45 µA 570 72 400 400 µA/V MΩ µA µA 5.1 5.8 2.4 26 21 V Ω Ω ns ns 2.1 µA LED电流调节规格 表3. 参数 电流吸收器 吸电流范围 吸电流 串间容差1 电流精度2 最小裕量电压 关断电流 关断状态箝位电流 符号 ILED ILED100 FB100 ∆ ILED100 VHR IOFF ICLAMP 1 串间容差是相对于FBx电流平均值的FBx电流之间的最大变化。 2 其中，IFB100 是各串的LED电流。 电流精度是平均电流ILED100和100 mA之间相对于100 mA的变化。 测试条件/注释 RSET = 15 kΩ, TA = 25°C RSET = 15 kΩ, TA = 25°C RSET = 15 kΩ, TA = 25°C RSET = 15 kΩ, TA = 25°C VFB = 40 V, EN = 0 V VFB = 55 V, EN = 0 V 其中 Rev. 0 | Page 5 of 20 最小值 典型值 40 98 0.45 0.4 0.55 4 20 最大值 单位 200 102 2.5 2.0 0.85 1.5 80 mA mA % % V µA µA ADD5211 绝对最大额定值 除非另有说明，TA = 25°C。 热阻 表4. θJA针对最差条件，即焊接在电路板上的器件为表贴封装。 参数 VIN, UVLO FB1, FB2, FB3, FB4 EN PWM, FAULT VDR, GATE_N, GATE_P COMP, CS, FREQ, ISET, LSD, OVP, RAMP SS AGND, PGND, LGND 最大结温 (TJ max) 工作温度范围(TA) 存储温度范围(TS) 回流峰值温度 (20 s至40 s) 额定值 −0.3 V至+45 V −0.3 V至+55 V −0.3 V至+17 V −0.3 V至+8 V −0.3 V至+7 V −0.3 V至+3.6 V −0.3 V至VDD −0.3 V至+ 0.3 V 150°C 表5. 热阻 θJA 40.5 封装类型 24引脚 LFCSP θJC 3.8 单位 °C/W ESD CAUTION ESD(静电放电)敏感器件。 带电器件和电路板可能会在没有察觉的情况下放 电。尽管本产品具有专利或专有保护电路，但在遇 到高能量ESD时，器件可能会损坏。因此，应当采 取适当的ESD防范措施，以避免器件性能下降或功 能丧失。 −25°C至+85°C −65°C至+150°C 260°C 注意，超出上述绝对最大额定值可能会导致器件永久性损 坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何其 它超出本技术规范操作章节中所示规格的条件下，器件能 够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响器 件的可靠性。 Rev. 0 | Page 6 of 20 ADD5211 VDR 1 18 OVP UVLO 2 17 FB4 ADD5211 VIN 3 16 FB3 TOP VIEW EN 4 15 LGND LSD 12 VDD 11 ISET 10 FREQ 9 SS 7 14 FB2 13 FB1 COMP 8 PWM 5 FAULT 6 NOTES 1. CONNECT THE EXPOSED PAD TO GROUND. 10555-003 20 RAMP 19 PGND 22 GATE_N 21 CS 24 AGND 23 GATE_P 引脚配置和功能描述 图3. 引脚配置 表6. 引脚功能描述 引脚编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 引脚名称 VDR UVLO VIN EN PWM FAULT SS COMP FREQ ISET VDD LSD FB1 FB2 LGND FB3 FB4 OVP PGND RAMP CS GATE_N GATE_P AGND EP 说明 开关MOSFET栅极驱动器电源引脚。使用1 µF旁路电容将VDR旁路至AGND。 输入欠压闭锁。使用电阻分压器将此引脚与输入电压相连，可设置启动和关断输入电压电平。 电源输入引脚。使用0.1 µF旁路电容将VIN旁路至AGND。 用于PWM输入工作模式的关断控制引脚。 PWM信号输入。 开漏故障输出。 软启动引脚。 补偿升压转换器。一个电容与一个电阻串联放置在地和此引脚之间，使电路稳定工作。 频率选择。此引脚与地之间的电阻设置200 kHz至1.2 MHz范围内的开关频率。 满量程LED电流设置引脚。此引脚与地之间的电阻设置最高为200 mA的LED电流。 内部线性调节器输出引脚。该调节器为ADD5211提供电源。使用1 µF旁路电容将VDD旁路至AGND。 LED短路电压电平设置引脚。如需禁用LED短路保护，将此引脚连接至VDD。 可调节的吸电流。将LED串的底部阴极与此引脚相连。如果未使用，将FB1连接至LGND。 可调节的吸电流。将LED串的底部阴极与此引脚相连。如果未使用，将FB2连接至LGND。 LED吸电流地。 可调节的吸电流。将LED串的底部阴极与此引脚相连。如果未使用，将FB3连接至LGND。 可调节的吸电流。将LED串的底部阴极与此引脚相连。如果未使用，将FB4连接至LGND。 过压保护。升压转换器输出通过电阻分压器连接此引脚。 电源地。 斜坡补偿引脚。 电流检测输入。允许通过电流检测控制升压转换器并限制开关电流。 开关MOSFET栅极低电平驱动引脚。 开关MOSFET栅极高电平驱动引脚。 模拟地。 裸露焊盘。裸露焊盘应接地。 Rev. 0 | Page 7 of 20 ADD5211 典型性能参数 112 1.8 110 1.6 106 1.4 104 1.2 ΔIFB100 (%) 102 100 98 1.0 0.8 96 0.6 94 0.4 92 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 TEMPERATURE (°C) 0 –35 –25 –15 –5 10555-004 88 –35 –25 –15 –5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 TEMPERATURE (°C) 图7. ΔIFB100 与温度的关系 图4. ILED100 与温度的关系 22 6.0 20 5.5 18 5.0 14 12 TA = –25°C 10 8 TA = +85°C 6 4.5 4.0 3.5 3.0 4 2.5 2 2.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 FB VOLTAGE (V) 1.5 10555-006 0 0 5 10 15 20 25 30 35 图8. VDR电压与输入电压的关系 图5. FB漏电流与FB电压的关系 VFB1 VSW 30V/DIV 1 20V/DIV 1 VFB2 VFB 20V/DIV 2 20V/DIV 2 VFB3 PWM 3V/DIV 3 20V/DIV 3 VFB4 IFB 100mA/DIV 1ms/DIV 4 10555-008 4 40 INPUT VOLTAGE (V) 10555-007 16 VDR VOLTAGE (V) FB LEAKAGE CURRENT (µA) 5 10555-005 0.2 90 20V/DIV 1ms/DIV 图9. FB1至FB4波形，PWM占空比 = 50% 图6. PWM调光波形，PWM占空比 = 50% Rev. 0 | Page 8 of 20 10555-009 ILED100 (mA) 108 ADD5211 VSW VSW 30V/DIV 30V/DIV 1 VFB VFB 20V/DIV 20V/DIV 2 EN EN 3V/DIV 3 3V/DIV 3 20V/DIV 4 20ms/DIV VIN 10555-010 VIN 20V/DIV 4 20ms/DIV 图10. 启动(亮度 = 100%，EN为高电平， VIN 从低电平变为高电平) 图13. 启动(亮度 = 100%，VIN 为高电平， EN从低电平变为高电平) VSW VSW 30V/DIV 1 30V/DIV 1 VFB VFB 20V/DIV 2 20V/DIV 2 EN EN 3V/DIV 3 3V/DIV 3 20V/DIV 20ms/DIV VIN 10555-012 VIN 4 20V/DIV 4 20ms/DIV 图11. 启动(亮度 = 10%，EN为高电平， VIN 从低电平变为高电平) 图14. 启动(亮度 = 10%，VIN 为高电平， EN从低电平变为高电平) VFB1 VOUT 30V/DIV 2 10555-011 2 10555-013 1 50V/DIV 1 VFB2 PWM 20V/DIV 2 FAULT 3V/DIV 3V/DIV 3 IFB1 100mA/DIV 5µs/DIV IFB1 100mA/DIV 4 10555-014 4 图12. LED电流上升和下降波形 1ms/DIV 图15. LED开路保护(FB2上的LED开路) Rev. 0 | Page 9 of 20 10555-015 3 ADD5211 工作原理 ADD5211利用PWM升压控制器产生所需的最小输出电 UVLO引脚 压，从而驱动LED串，LED电流通过编程设置。这种电流 UVLO引脚用于控制ADD5211启动的VIN电压。该功能利 模式控制架构可提供快速瞬态响应，同时保持稳定的输出 用输入电压和UVLO引脚之间连接的电阻分压器实现，如 电压。升压转换器为LED串提供功率，4个电流吸收器通过 图16所示。 VIN 电流模式升压开关控制器 RUVLO1 ADD5211是一款电流模式PWM升压控制器，以200 kHz到 1.2 MHz的固定开关频率工作。开关频率由连接在FREQ引 RUVLO2 脚与AGND之间的外部电阻设置。内部跨导误差放大器将 最小裕量电压(在FB1、FB2、FB3和FB4引脚上监控)与内部 基准电压进行比较，以在COMP引脚上产生一个误差电 流。COMP引脚和AGND之间连接的电阻和电容将该误差 UVLO_REF UVLO PIN 10555-016 动态裕量控制机制控制LED电流以提高效率。 图16. 欠压闭锁电路 启动电压由UVLO引脚的电阻分压器确定，可利用下式 计算： VIN(START) = (1.19 V/RUVLO2) × (RUVLO1 + RUVLO2) 电流转换为误差电压。 开 关 周 期 开 始 时 ， MOSFET接 通 ， 电 感 电 流 缓 升 。 为了用最低的VIN电平启动器件，应选择100 kΩ(或更大)的 MOSFET电流由电流检测电阻(RCS)测量并转换为电压，增 R UVLO1 值 ， 且 不 连 接 R UVLO2 。 如 果 从 单 独 的 电 压 源 控 制 加到斜坡电阻(RRAMP)的稳定斜率补偿斜坡上。由此所得的 UVLO，应确保该电压源与UVLO引脚之间串联一个100 kΩ 电压和经过电流检测放大器，产生电流检测电压。在轻负 (或更大)的电阻。 载下，转换器也可工作在断续模式，通过跳脉冲调制维持 输出电压调节。 使能和禁用 要使能ADD5211，EN引脚的电压必须高于2.2 V。要禁用 ADD5211的电流模式调节系统可提供快速瞬态响应，同时 ADD5211，EN引脚的电压必须低于0.8 V。内部500 kΩ电阻 保持稳定的输出电压。通过选择合适的电阻-电容网络(连 连接在EN与AGND之间。 接在COMP与AGND之间)，可以优化稳压器的响应以适应 各种不同的输入电压、输出电压和负载电流。 内部3.3 V稳压器(VDD) ADD5211内置一个3.3 V线性调节器(VDD)，用于偏置内部控 输入电压 制电路。VDD稳压器需要一个1 µF旁路电容。将此旁路电容 ADD5211可直接从VIN引脚供电，支持4.5 V至40 V的电压。 放在VDD与AGND之间，尽可能靠近VDD引脚。 VIN引脚上的电压必须超过VUVLOR_VIN(典型值4.0 V)才能启 动。ADD5211有两个线性调节器：一个3.3 V线性调节器(VDD) 为内部控制电路供电；一个5.1 V线性调节器(VDR)为内部 GATE_ P和GATE_N驱动器供电。 内部5.1 V稳压器(VDR) ADD5211内置一个5.1 V线性调节器(VDR)，用于为MOSFET 栅极驱动器供电。VDR稳压器需要一个1 µF旁路电容。将此 旁路电容放在VDR与AGND之间，尽可能靠近VDR引脚。 Rev. 0 | Page 10 of 20 ADD5211 频率 LED电流调节 ADD5211升压转换器开关频率(fSW)可通过外部电阻RFREQ在 电流吸收器 200 kHz至1.2 MHz范围内调整(参见图17)。 ADD5211内置4个电流吸收器，以便为各LED串提供精确 的吸电流。各LED串的电流可利用外部电阻在40 mA到200 mA范围内调整。未使用的FBx引脚应连接到LGND。 1000 如果ADD5211电流吸收器电压大于45 V，则与电流吸收器 800 并联的齐纳二极管和410 kΩ电阻被激活(参见图18)。 600 设置LED电流 如图22所示，ADD5211有一个LED电流设置引脚(ISET)。 400 ISET引脚与AGND之间的电阻(RSET)在40 mA到200 mA范围 内调整LED电流。LED电流可通过下式设置： 200 0 ILED (mA) = 1500/RSET (kΩ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 RFREQ (kΩ) 90 100 10555-017 SWITCHING FREQUENCY (kHz) 1200 相应的最小电流吸收器电压(FB_REF)由下式给出： FB_REF = 0.23 + 0.0041 × ILED (mA) 图17. 开关频率与RFREQ 的关系 也可利用下式来计算典型开关频率： f SW (kHz) = 19,000 RFREQ (k Ω) − 其中，40 mA < ILED < 200 mA。 30,000 如果仅使用一串或两串LED，则并联FBx引脚并相应地调 (RFREQ (k Ω))2 整RSET最有效。这种配置可实现最低VFB工作电压并提高效 率。例如，若要以100 mA驱动两串LED，则将FB1和FB2并 软启动 启动时，SS引脚的电压缓慢上升，利用内部2.1 μA(典型值) 电流源给软启动电容(CSS)充电。峰值电感电流跟随SS引脚 斜坡，提供一条受控启动曲线。当SS引脚达到最终值1.19 联用于一串LED，将FB3和FB4并联用于另一串LED。然 后，将RSET设置为30.1 kΩ (50 mA)。现在，最小FBx电压为 0.44 V(典型值)，而不是0.64 V(典型值)。图23给出了一个 V(典型值)时，软启动周期完成。必须将一个电容连接到SS 两串应用示例。 引脚。软启动时间可通过下式计算： PWM调光控制 ADD5211可利用PWM引脚上的外部PWM信号控制LED亮 tSS = (CSS × 1.19 V)/2.1 µA 对于典型设置，27 nF软启动电容所导致的启动时输入电流 过冲可以忽略不计，因此适合大多数应用。然而，如果使 用异常大的输出电容，则需要较长的软启动周期以防止输 入浪涌电流和升压开关调节器的输出电压过冲。相反，如 果需要快速启动，可以降低软启动电容值，以便升压输出 度。PWM输入上的逻辑高电平信号使能LED电流吸收器， 逻辑低电平信号禁用LED电流吸收器。如果PWM输入保持 低电平50 ms，ADD5211将停止调节，进入关断模式。如 果PWM输入在ADD5211关断后回到高电平，器件将启动 新的软启动序列。 能快速启动，但启动期间的开关峰值电流和升压输出过冲 也更大。 FBx CURRENT CONTROL 410kΩ DIMMING CONTROL LGND 图18. 电流吸收器电路 Rev. 0 | Page 11 of 20 10555-018 VZ = 45V ADD5211 LED短路保护阈值计算公式如下： 故障保护 ADD5211的故障保护功能包括输出过压保护、LED短路保 VLSD = (3.3 V/(RLSD1 + RLSD2)) × RLSD2 VLED_SHORT_THRESHOLD = 10 × VLSD 护、LED开路保护、升压输出短路保护和热关断。FAULT 引脚为上述某些状况提供报警(参见表7)。 要禁用LED短路保护，可将LSD引脚电压设置为大于3 V的 升压输出过压保护(OVP) 值，或将该引脚连接到VDD引脚。 ADD5211内置过压保护(OVP)电路，防止输出电压因为某 LED开路保护 种原因变得过大时损坏器件。OVP利用升压输出与OVP引 ADD5211内置裕量控制电路，其作用是最大程度地降低各 脚之间连接的电阻分压器实现。当OVP引脚电压达到2.5 V 电流吸收器的功耗。因此，通过调节升压转换器的输出电 (典型值)时，升压控制器停止切换，导致输出电压和OVP 压可实现最小反馈电压。正常工作期间，若有任何LED串 引脚电压降低。当OVP引脚电压降至OVP下降阈值(典型 开路，电流吸收器电压(VFBx)将接近0 V。如果VFBx小于100 mV 值2.4 V)以下时，升压转换器恢复切换。 (典型值)且升压转换器输出电压达到VOUT_OVP，则LED开路 保护激活。然后，ADD5211禁用开路LED串，拉低开漏故 BOOST OUTPUT ROVP1 障指示器。其余LED串继续正常工作。如果所有LED串全 OVP_REF 部开路，则ADD5211关断。 OVP 升压输出短路保护(SCP) 10555-019 ROVP2 OVP ADD5211内置SCP电路，用以防止肖特基二极管开路或升 图19. 升压输出过压保护电路 压转换器输出短路至地导致升压转换器损坏。当OVP引脚 OVP阈值计算公式如下： 电压低于100 mV(典型值)时，升压转换器停止切换，直到 OVP电压升至150 mV(典型值)。在升压转换器软启动期间， VOUT_OVP = (2.5 V/ROVP2) × (ROVP1 + ROVP2) SCP功能禁用。 BOOST OUTPUT 如果LED串中的某个LED短路，连接到故障LED串的FBx引 脚电压将提高以调节LED电流。如果此FBx引脚电压达到 ROVP1 正常工作期间的LED短路保护阈值(LSD引脚电压的10倍)， SCP_REF SCP ADD5211将禁用连接到短路LED串的FBx引脚，并下拉 ROVP2 FAULT引脚。 OVP 10555-021 LED短路保护 图21. 升压输出短路保护电路 VDD 升压输出短路保护阈值计算公式如下： RLSD1 LSD_REF VOUT_SCP = (0.15 V/ROVP2) × (ROVP1 + ROVP2) LSD ENABLE 热关断(TSD) LSD 热过载保护可防止过高功耗导致ADD5211过热和损坏。当 SHORT STRING DETECTOR FBx 结温(TJ)超过150°C(典型值)时，热传感器立即激活故障保 10555-020 RLSD2 ×10 护，进而关断器件以便让其冷却。当芯片结温(T J )低于 125°C(典型值)时，器件重新启动。 图20. LED短路保护电路 Rev. 0 | Page 12 of 20 ADD5211 表7. 故障保护 故障 升压输出过压 LED串短路 说明 VOVP > OVP_REF VFBx > 10 × VLSD; PWM引脚为高电平 LED串开路 RSET 短路至AGND VFBx < 0.1 V; VOVP > OVP_REF; PWM引脚为高电平 RSET 短路至AGND 升压输出短路 软启动后VOVP < 100 mV(典型值) 热关断 TJ > 150°C (典型值) 升压调节响应 停止切换，直到VOVP < 2.4 V(典型值) 短路LED串禁用， 其他LED串正常工作 开路LED串禁用， 其他LED串正常工作 ADD5211关断；RSET回到正常电阻 范围时自动重启 ADD5211关断；VOVP升至150 mV (典型值)以上时自动重启 ADD5211关断；TJ降至125°C (典型值)以下时自动重启 Rev. 0 | Page 13 of 20 FAULT引脚状态 开路 下拉 下拉 开路 下拉 下拉 ADD5211 应用信息 布局布线指南 验证最差情况占空比不超过表2给出的最大允许值(89%)。 为了实现较高的效率、良好的调节性能和出色的稳定性， 对于最差情况占空比，使用最小VIN和最大VOUT。最大VOUT PCB布局必须合理。设计PCB时应遵循下列一般原则： 计算公式如下： VOUT_MAX = N × VF MAX + 1 V • 确保大电流环路(CIN -> L1 -> Q1 -> RCS -> CIN地)尽可能短。 • 确保大电流环路(CIN -> L1 -> D1 -> COUT -> CIN地)尽可能短。 • 大电流走线应尽量短、尽量宽。 • 连接到L1、Q1和D1的节点应远离COMP等敏感走线， 以防走线耦合。如果此类走线必须相互靠近，二者之间 其中： N为每串的LED数。 VF MAX为最大LED正向电压。 选择电感 应放置一条地走线用作屏蔽。 • 补偿元件应尽可能靠近COMP引脚。 选择电感时，应考虑以下电感特性：电感、最大饱和电 • 使用散热通孔和焊盘，散热焊盘的尺寸应与封装底部的 流、电阻(DCR)和物理尺寸。 裸露焊盘相同。 选择一个电感，使ΔIL为IL (AVG)的20%到40%。 散热 使用表贴电源IC或外部功率开关时，PCB常常可用作散热 器。这是利用PCB的覆铜面积传输器件热量而实现的；最 大限度地扩大该面积可优化散热性能。 饱和电流一般是指电感降低30%时的电流。确保此电流大 升压器件选择 于计算得到的电感峰值电流。 计算电感峰值电流和占空比 要选择最佳外部元件，第一步是计算电感峰值电流和最大 占空比。电感峰值电流计算公式如下： 其中，IOUT是所有串的总LED电流。 在满足电感和饱和电流要求的电感中，选择一种能够实 现DCR与应用布局最佳平衡的电感。电感的DCR引起的 功耗为： IPK = IL (AVG) + (ΔIL/2) 其中： ΔIL = (VIN × D)/(L × fSW) IL (AVG) = (4 × ILED)/(η × (1 − D)) ILED为每串的LED电流。 D为占空比(D = (VOUT − VIN)/VOUT)。 PL = DCR × IL (AVG)2 选择电流检测(CS)电阻 要计算最差情况电感峰值电流，应使用最大占空比、最 小电感和最低开关频率。然后按照下式选择电流检测电 阻(RCS)： RCS = CSLIMIT (MIN)/IPK (MAX) 确保所选的电感能够承受该电流检测电阻提供的最大峰值 电流。 IPK (CS) = CSLIMIT (MAX)/RCS (MIN) 检测电阻的功耗通过下式计算： PRCS = D × RCS × IL (AVG)2 Rev. 0 | Page 14 of 20 ADD5211 选择NMOS开关 GP (s)计算公式显示有两个零点(fZESR和fRHP)。fZESR零点由输出 外 部 NMOS开 关 必 须 具 有 足 够 大 的 漏 极 源 极 击 穿 电 压 电容的ESR形成。由于该应用使用陶瓷电容，此值应很 (BVDSS)和RMS电流额定值。击穿电压额定值至少应为： 小，通常可忽略不计。零点的计算公式如下： RMS电流额定值至少应超过： 右半平面零点(fRHP)计算公式为： NMOS开关的功耗包括两部分：RDSON损耗和开关损耗。 这些损耗可通过下式计算： RHP零点导致增益提高，但相位下降。fRHP与很多变量有 关，非常难以补偿。因此，选择的环路穿越频率最好远低 上 升 和 下 降 时 间 (t R 和 t F ) 是 ADD5211栅 极 驱 动 器 强 度 和 NMOS栅极电容的函数。典型值如表2所示，但这些时间会 因使用的功率FET不同而有较大差别。因此，tR和tF最好是 在应用中测量。 于看到此RHP零点造成相位下降的频率。通常，该频率比 RHP零点的频率低一个数量级。 GP (s)也提供了两个极点：fLFP和fn。低频极点(fLFP)由输出电 容形成，计算公式为： 选择二极管 选择二极管必须确保低正向电压(VF)和快速切换时间。一 般而言，快速肖特基二极管可提供最佳性价比。确保击穿 电压(VD)大于最大VOUT并加上一定的裕量。另外还应确保 fn为电流检测采样操作形成的双极点。它始终位于开关频 率的一半处。 二极管的额定电流大于输出电流(总LED电流)。二极管的 如果Qn(质量因数)无充分阻尼，fn双极点将变得不稳定。 功耗如下： Qn通过增加外部斜坡补偿(Se)来阻尼。 选择COUT 为了确保稳定性并降低输出电压纹波，特别是当LED电流 的PWM调光有效时，输出电容应在4.7 µF到22 µF范围内。 其中： 升压转换器环路增益计算 Sn为电感上斜坡 = VIN/L。 总闭环增益计算公式为GEA × GP (s)。GEA为补偿增益。GP (s) 为控制至输出增益。GP (s)为功率级的增益，包括L、COUT和 PWM调制器。GP (s)增益为： Se为外部斜坡补偿 = 75% × ((VOUT − VIN)/L)。 外部斜坡补偿斜率通常设置为反射在检测电阻上的电感下 斜坡的50%至75%的值。考虑到参数变化范围很宽，最好 接近75%。 其中，APS为直流增益，包括PWM调制器增益，如下所示： Rev. 0 | Page 15 of 20 ADD5211 补偿元件选择 为了增强相位并提高穿越频率，应将补偿零点(fzEA)放在 为提高穿越频率(高于LFP频率)，必须采取某种相位增强措 LFP极点或附近。这种安排使得CC满足以下公式： 施。ADD5211工作在电流模式，只有一个零点就能抵消 CC = fLFP。因此，II型补偿器应当足够。该补偿器(见图2)有一个 增益GEA，其计算公式如下： G EA = VFB VOUT × gm × s × RC × CC + 1 s × CC GEA在原点提供一个零点和一个极点，如下所示： fzEA = 1/(2π × RC × CC) fpEA = 1/(2π × RO × CC) VOUT × COUT 2 × RC × I OUT 这些值可能需要经过实验上的调整，以便在所有工作条件 和容差下实现满意的相位裕量。表8列出了开关频率为360 kHz和1 MHz时的推荐值。 表8. 补偿元件推荐值 fSW (kHz) 360 1000 其中，RO是误差放大器的输出阻抗。 Rev. 0 | Page 16 of 20 L (µH) 33 22 COUT (µF) 10 4.7 RRAMP (kΩ) 6.81 6.81 RC (Ω) 100 100 CC (µF) 2.2 1.0 ADD5211 典型应用电路 图22. 典型四串应用电路 图23. 典型两串应用电路 Rev. 0 | Page 17 of 20 ADD5211 外形尺寸 PIN 1 INDICATOR 4.10 4.00 SQ 3.90 0.30 0.25 0.18 0.50 BSC PIN 1 INDICATOR 24 19 18 1 2.65 2.50 SQ 2.45 EXPOSED PAD TOP VIEW 0.80 0.75 0.70 0.50 0.40 0.30 13 12 BOTTOM VIEW 0.05 MAX 0.02 NOM COPLANARITY 0.08 SEATING PLANE 6 7 0.25 MIN FOR PROPER CONNECTION OF THE EXPOSED PAD, REFER TO THE PIN CONFIGURATION AND FUNCTION DESCRIPTIONS SECTION OF THIS DATA SHEET. COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MO-220-WGGD. 112108-A 0.20 REF 图24. 24引脚引线框芯片级封装[LFCSP_WQ] 4 mm x 4 mm，超薄体 (CP-24-7) 图示尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADD5211ACPZ-R7 ADD5211ACPZ-RL ADD5211CP-EVALZ 1 温度范围 −40°C至+125°C −40°C至+125°C 封装描述 24引脚 LFCSP_WQ，7"卷带和卷盘 24引脚 LFCSP_WQ，13"卷带和卷盘 评估板和LED阵列 Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. 0 | Page 18 of 20 封装选项 CP-24-7 CP-24-7 ADD5211 注释 Rev. 0 | Page 19 of 20 ADD5211 注释 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D10555sc-0-10/13(0) Rev. 0 | Page 20 of 20