ETC QX5305

QX5305
大功率 LED 灯升压恒流驱动控制器 QX5305
概述
特性
QX5305 是 一 款 高 效 率 ， 稳 定 可 靠
的 高 亮 度 LED 灯 驱 动 控 制 I C，内 置 高 精
度 比 较 器 ，o ff-t ime 控 制 电 路 ，恒 流 驱 动
控制电路等，特别适合大功率，多个高
亮 度 LED 灯 串 恒 流 驱 动 。
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QX5305 采 用 固 定 o ff-t ime 控 制 工 作
方 式 ，其 工 作 频 率 可 高 达 2.5MHz，可 使
外部电感和滤波电容、体积减少，效率
提高。
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在 DI M 脚 加 P WM 信 号 ，可 调 节 LED
灯的亮度。
通过调节外置的电阻，能控制高亮
度 LED 灯 的 驱 动 电 流 ， 使 LED 灯 亮 度
达 到 预 期 恒 定 亮 度 ，流 过 高 亮 度 LED 灯
的电流可从几毫安到 2 安培变化。
订货信息
QX5305X
可编程驱动电流，最高可达 2A
高效率：最高达 95%
宽输入电压范围：5V~400V
高工作频率：2.5MHz
工作频率可调：500KHz~2.5MHz
驱动 LED 灯功能强：LED 灯串可从 1 个到几
十个 LED 高亮度灯
亮度可调：通过 EN 端 PWM，调节 LED 灯亮
度
应用范围
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干电池供电 LED 灯串
LED 灯杯
RGB 大显屏高亮度 LED 灯
平板显示器 LED 背光灯
恒流充电器控制
通用恒流源
P:DIP-8
LG:SO-8
深圳市森利威尔电子有限公司
李生：１３５　１０２９　４４０６
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QX5305
方框图
管脚排列图
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QX5305
管脚定义
管脚序号
管脚名称
功能描述
1
VSS
电源地
2
EN
芯片使能端
3
COMP
4
FB
5
DRV
6
CS
7
TOFF
关断时间设定
8
VDD
电源正(2V-6.5V)
内部比较器补偿
电压反馈端
外部 MOS 驱动端
电流反馈检测脚
极限参数
参数
符号
描述
值
单位
电压
Vmax
VDD 脚电电压
8
V
Vmin-max
EN, CS 和 FB 脚电压值
-0.3-VDD+0.3
V
Tmin-max
工作温度范围
-20-85
o
C
Tstorage
存储温度范围
-40-165
o
C
VESD
ESD 电压（人体模式）
2000
V
温度
ESD
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QX5305
主要电气性能和指标参数
参数
符号
测试条件
最小
电源电压
VDD
2.5
CS 脚反馈电压
VCS
250
FB 脚反馈电压
VFB
250
工作电流
典型
最大
单位
6.5
V
260
270
mV
260
270
mV
IDD
0.5
1
mA
关断时间 (Toff 脚悬空)
TOFF0
640
待机电流
IDDQ
EN 脚逻辑高电平
VENH
EN 脚逻辑低电平
VENL
DRV 脚电压上升时间
TRISE
DRV 脚电压下降时间
TFALL
ns
1
2.0
uA
V
0.8
V
500pF 电容在 DRV 脚上
时
50
ns
500pF 电容在 DRV 脚上
时
50
ns
典型应用电路图
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QX5305
工作原理简述
QX5305 采用峰值电流检测和固定 off-time 控制方式。片内的 R-S 触发器分别由 off-time 定时
器置位和 CS 比较器、FB 比较复位，它控制外部 MOSFET 管并和功率电感 L、LED、肖特基二
极管共同构成一个自振荡的，连续电感电流模式的升压型恒流 LED 驱动电路（参见图 1）。
除了固定 off-time 控制这点外，QX5305 的工作方式和普通的电流模式 PWM 控制型 DC/DC 升
压电路非常相似。当工作在连续电流模式下时，流过功率电感的电流 IL 如图 2 所示。
VDD 上电时，off-time 定时器的输出置位内部触发器使输出为高，驱动外部了功率 MOSFET 导
通，TON 周期开始。这时候，流过功率电感 L 的初始电流为零，电流以上升的模式从 VIN 通过功
率电感 L，MOSFET 和电流采样电阻 RCS 流到地。该电流将一部分能量储存在功率电感里并在 RCS
上产生一个压降 VCS。与此同时输出滤波电容对 LED 放电，该电流在 RFB 上产生一个压降 VFB，
VFB 被误差放大器放大。当电流上升到使得 VCS > 260mV 或 VFB > 误差放大器的输出电压时，CS
或 FB 比较器的输出复位内部触发器使得输出变低，控制外部功率 MOSFET 关断，TON 周期结束，
TOFF 周期开始。
TOFF 周期内，储存在功率电感里的能量以反电势的形式与 VIN 叠加后，通过肖特基二极管、
LED、电流反馈电阻 RFB 构成回路，电流呈下降的模式，与此同时输出滤波电容被充电。当预先
设置的 TOFF 时间间隔到达时，off-time 定时器的输出再次置位内部触发器使得输出为高，外部功
率 MOSFET 重新导通，TOFF 周期结束，开始新的 TON 周期，电流再次以上升的模式流通，同时输
出电容对 LED 放电……。依次循环往复，使 LED 上的电流得以连续而且保持稳定。
正常工作情况下，电感电流上升、下降的斜率与 VIN、功率电感 L 的感值和 LED 的正向压降
相关。VCS 间接反映了电感的峰值电流，也代表了峰值功率，而 VFB 间接反映了输出电流的大小。
QX5305 根据 VFB 来不断调节外部功率 MOSFET 管导通的时间 TON，即输出电流的脉冲宽度（也
就是输入到功率电感 L 中的能量增加，导致流过负载的输出电流变大，反之则反。如此闭环调节
使得输出电流能够得到恒定。
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QX5305
应用指引
1） LED 电 流 的 设 定
LED 的 电 流 由 R F B 设 定 ，R F B 阻 值 不 同 ，就 可 以 设 置 不 同 的 LED 驱 动 电 流 。R F B
的估算公式如下：
R F B =260 mV/I O
I O 为 驱 动 LED 灯 的 电 流 。
2） 峰 值 功 率 的 限 定
限定峰值功率可以减小上电时的冲击电流，并且在电路异常时可以起到保护作
用 。 峰 值 功 率 由 RCS 设 定 ， RCS 的 计 算 公 式 如 下 ：
R C S =260 mV/Io*K
K=0.7*V I N /V O
也 即 ： R C S =R F B * 0.7*V I N / V O
I O 为 驱 动 LED 灯 的 电 流 ； V O 为 输 出 电 压 ， 即 所 有 串 联 LED 正 向 电 压 的 总 和 。
3） 工 作 频 率 的 确 定
QX5305 采 用 固 定 o ff-t ime 控 制 工 作 方 式 ， 其 工 作 频 率 为 F=1/ （ T O F F +T O N ）
其 中 T O N 时 间 与 功 率 电 感 的 感 值 和 输 入 输 出 的 电 压 差 相 关 ， 而 T O F F 的 o ff-t ime
时 间 由 片 内 的 o ff-t ime 定 时 器 和 片 外 的 T O F F 管 脚 的 R O F F 、C O F F 决 定 。因 此 可 通
过 外 部 电 阻 和 电 容 设 置 最 小 TOFF 时 间 ， 从 而 间 接 设 定 工 作 频 率 ，
其 中 点 空 比 约 为 D≈ （ V O UT -V I N ） /V O UT ， 而 T O F F 计 算 公 式 如 下 ：
这 里 100 KΩ 电 阻 和 12pF 电 容 是 芯 片 内 部 集 成 的 参 数 ， 当 T OF F 管 脚 悬 空 时 ：
在 TOFF 管 脚 上 单 独 接 ROFF 电 阻 可 以 提 搞 工 作 频 率 ， 而 单 独 接 CO FF 则 可 以 降 低
工 作 频 率 。 例 如 ： 当 T O F F 脚 接 470pF 电 容 时 ， T O F F ≈ 24.6uS ， 如 果 D=0.1， 则
电 路 工 作 频 率 F 约 为 36.6KHz。
工作频率的高低，是要根据实际使用情况来决定的。工作频率高，功率电感的
数值可以越小，电感的体积也越小，同时也有利于选用低容值小体积的输入输
出 滤 波 电 容 。 但 是 较 高 的 工 作 频 率 会 导 致 MOS FET 管 和 肖 特 基 二 极 管 的 开 关 损
耗增加，发热加剧，导致电路的效率下降。这点在高输出电压下工作时较为明
显 。 因 此 ， 如 果 在 高 于 80V 的 工 作 条 件 下 ， 建 议 QX5305 的 工 作 频 率 不 宜 超 过
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QX5305
80 KHz。
4） 功 率 电 感 L 选 择
功 率 电 感 L 的 选 用 原 则 ， 一 是 确 保 流 过 LE D 的 电 流 是 连 续 的 并 且 纹 波 电 流 Δ I
值 远 小 于 流 过 LED 的 电 流 值 ， 其 次 是 保 证 其 工 作 时 不 会 出 现 磁 饱 和 现 象 。
QX5305 电 路 在 工 作 时 ， 输 入 电 源 在 MOSFET 管 导 通 T O N 期 间 直 接 对 功 率 电 感
提 供 能 量 ，其 于 时 间 则 由 电 源 与 功 率 电 感 内 储 存 的 能 量 来 维 持 LED 电 流 。 换 句
话 说 ， 功 率 电 感 在 MOS FET 管 导 通 时 储 能 ， MOS FET 管 关 闭 时 释 放 能 量 ， 电 感
及 LED 上 的 电 流 方 向 始 终 是 不 变 的 。功 率 电 感 的 充 放 电 在 输 出 电 流 上 形 成 锯 齿
状 纹 波 电 流 （ 见 图 2）。 纹 波 电 流 （ Δ I=I M A X -I L I N ） 的 上 升 下 降 斜 率 及 幅 值 直 接
与电感上的电压和电感量相关，其关系如下式：
T O N 时 ： V L =V I N -V D P -V C S ； T O F F 时 ： V L =-V I N +LED+V F
纹 波 电 流 Δ I 的 大 小 与 功 率 电 感 的 电 感 量 成 反 比 例 ，当 纹 波 电 流 过 大 时 ，将 导 致
输 出 电 流 的 断 续（ 此 时 可 以 理 解 为 ：T O N 时 功 率 电 感 内 储 存 的 能 量 不 足 以 在 T O F F
时 释 放 来 维 持 负 载 电 流 ）。因 而 ， 一 定 的 工 作 电 压 、 负 载 下 ，不 同 的 电 感 元 件 参
数，流过负载的电流会出现连续模式和非连续两种模式。
在 驱 动 LED 的 情 况 下 ，为 保 持 LED 电 流 的 恒 定 ，不 希 望 出 现 非 连 续 模 式 。因 此 ，
在工作电压、负载一定的情况下，必须合理地选择功率电感数值以保证电路工
作于连续模式下。
当功率电感的电感量足够大时，一般可保证电流不会出现非连续模式。同时较
大 的 电 感 量 也 使 得 流 过 负 载 的 电 流 脉 动 分 量 较 小 ， 有 利 于 延 长 LED 的 寿 命 。
通常可根据以下公式估算出保证连续模式工作的最小电感量，然后在条件许可
的情况下，尽可能地采用较大的电感量值。
在 o ff-t ime 期 ， 流 过 LED 灯 的 Δ I L 计 算 如 下 ：
为 了 使 流 过 LED 灯 电 流 波 动 小 于 Δ I L ， 电 感 值 应 满 足 ：
TOFF 在 上 一 节 中 由 RO FF 和 CO FF 来 设 定 ， Δ IL 可 取 I L 的 十 分 之 一 。
通常，当输入、输出电压的压差较大或者输出功率较大时，需要加大功率电感的值，反之，
可以用较小的功率电感值。一般取值约在几百微亨到十几毫亨，视实际应用而定。
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QX5305
另 外 不 可 忽 视 的 一 个 问 题 是 ， QX5305 工 作 时 流 过 功 率 电 感 的 峰 值 电 流 通 常 可
高 达 安 培 级 以 上 ，所 选 用 的 功 率 电 感 必 须 具 有 足 够 的 DC 工 作 电 流 容 量 ，否 则 电 感
会发生磁饱和，造成电路的效率大大下降，甚至电路不能正常稳定工作。一般情况
下 ， 要 求 功 率 电 感 的 饱 和 电 流 必 须 大 于 最 大 输 出 电 流 的 1.5 倍 以 上 。 同 时 在 大 电 流
条 件 下 功 率 电 感 本 身 的 内 阻（ ESR）也 不 可 忽 视 ，它 会 极 大 地 影 响 转 换 效 率 。所 以 ，
在 确 定 了 电 感 量 以 后 ， 如 果 希 望 提 高 QX5305 驱 动 器 的 工 作 效 率 ， 在 体 积 允 许 的 情
况下，可选用较大的磁性元件及较粗的导线绕制的功率电感。
5）MOSFET 管的选用
首 先 要 考 虑 MOSFET 的 耐 压 ， 一 般 要 求 M OSFET 的 耐 压 高 于 最 大 输 出 的 电 压 1.5
倍 以 上 。 其 次 ， 根 据 驱 动 LED 灯 电 流 的 大 小 ， 选 择 MOSFET 的 I D S 最 大 电 流 。 一 般 情
况 下 ， 应 选 用 MOSFET 的 I D S 最 大 电 流 是 LED 灯 驱 动 电 流 的 3 倍 以 上 。 另 外 MOSFET
的 内 阻 要 尽 可 能 小 ； R D S 越 小 ， 在 MOSFET 管 上 面 的 功 率 越 小 ， 电 路 的 工 作 效 率 就 越
高。
另 外 ，高 电 压 应 用 时 ，由 于 高 耐 压 的 MO SFET 管 完 全 导 通 所 需 的 驱 动 电 压 V G S 也
比 较 高 （ 可 能 会 高 于 QX5305 的 输 出 驱 动 电 平 ）， 为 此 应 该 选 择 V G S 低 于 5V 的 型 号 。
6） EN 使 能 端
在 EN 端接（低电平）地时，QX5305 处于休眠状态，此时，工作电流小于 10uA，自耗电非常小，
当 EN 端为高电平时，QX5305 处于工作状态，此时空载工作电流约为 200uA。
7）LED 灯亮度调节
LED 灯的亮度调节，可由以下二种方法：
第一种方法是模拟调光，通过改变 RFB 的电阻。RFB 的电阻越小，LED 灯的亮度越高，RFB
电阻越大，亮度越小。
第 二 种 方 法 是 在 QX5305 的 E N 端 加 P WM 控 制 信 号 调 光 方 式 ， P WM 信 号 可 由
CPU 产 生 ， 也 可 由 其 它 脉 冲 信 号 产 生 ， PWM 信 号 可 控 制 通 过 LED 灯 的 电 流 从 0 变
到 正 常 最 大 电 流 状 态 。 P WM 占 空 比 越 大 亮 度 越 亮 ，即 可 使 LED 灯 从 全 暗 变 为 全 亮 。
利 用 P WM 控 制 LED 的 亮 度 ， 非 常 方 便 和 灵 活 ， 是 最 常 用 的 调 光 方 法 ， P WM 的 频
率 可 从 100Hz 到 10KHz， 电 平 应 满 足 T TL 或 CMOS 标 准 。
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QX5305
典型应用电路
QX5305 特别适合多节电池或低压供电的大功率 LED 照明应用，图 3 所示为用于太阳能路灯
的驱动电路实例。该电路工作于典型的 Boost 方式，输入电压通用 D1 稳压后给 IC 供电。改变 R4
可以调节输出电流大小，而改变 R6 可以设定最大峰值功率。图中 D2、R5 是输出开路保护电路，
D2 的电压值一般选为正常输出电压的 1.1 到 1.2 倍。
该电路也可推广用于 LED 路灯、LED 洗墙灯、装饰灯等。
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QX5305
外型尺寸和封装信息
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QX5305
包装尺寸
包装
封装类型
包装单位
每卷数量
SO P- 8
带 /卷
2 5 0 0 PCS
深圳市森利威尔电子有限公司
李生：１３５　１０２９　４４０６
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