SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 SM3201 特点 概述 输出电流精度小于±5% 输入电压范围宽：6V——30V 片，用于驱动一颗或多颗 LED。SM3201 芯片适用于 6V 到 30V 的输入电 可调整输出驱动电流，最大输出 压范围，内置功率开关管，采用高端采样方式控制 LED 电流，并通过 可达 1.2A DIM 引脚实现模拟调光和 PWM 调光功能，输出驱动电流最大可达 1.2A。 内置模拟调光和 PWM 调光 根据不同的输入电压和外围元件，SM3201 可以驱动高达数十瓦的 LED。 开关频率最高可达 1MHz LED 开路保护功能 外围元件少 转换效率可达 97% 封装形式：SOT89-5、ESOP8 SM3201 是一个连续模式高端电流采样的降压型恒流 LED 驱动芯 封装图 应用领域 低压 LED 射灯 车载 LED 灯 LED 备用灯 LED 信号灯 SOT89-5 ESOP8 典型应用 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -1- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 内部结构框图 IN S W - + CSN + - GND /PWM DIM 封装示意图 Exposed PAD VIN CSN 4 5 1 2 3 SW GND DIM CSN 1 8 GND VIN 2 7 DIM SW 3 6 GND NC 4 5 NC ESOP8 SOT89-5 管脚说明 管脚顺序 管脚名称 功能描述 SOT89-5 ESOP8 1 3 SW 功率开关的漏端 2 6、8 GND 芯片地 3 7 DIM 开关使能、模拟和 PWM 调光端 4 1 CSN 电流采样端，采样电阻接在 CSN 和 VIN 端之间 5 2 VIN 电源输入端，必须就近接旁路电容 Exposed PAD 散热端，内部接地，贴在 PCB 板上减小热阻 NC 无连接,悬空 4、5 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -2- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 极限参数 符号 说明 参考范围 单位 VIN 电源电压 -0.3~30.0 V SW 功率开关的漏极电压 -0.3~30.0 V CSN 相对 VIN 端的电压差 -6.0~0.3 V DIM 开关使能，模拟和 PWM 调光 -0.3~6.0 V ISW 功率开关输出电流 1.2 A PTR 热阻 TJ 工作温度 -20~85 ℃ TSTG 存储温度 -55~150 ℃ ESOP8 191 ℃/W SOT89-5 68 ℃/W 电气参数 （除非特殊说明，默认为 VIN=12V，TA=25℃） 符号 说明 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 6 12 30 V VIN 输入电压 VUVLO 欠压保护 VIN 下降 - 5.5 - V VUVLO- HYS 欠压保护迟滞 VIN 上升 - 500 - mV FSW 最大工作频率 - - 1 MHz VCSN 平均采样电压 93.2 98.5 103.5 mV VCSN_hys 采样电压迟滞 - ±15 - % ICSN CSN 管脚输入电流 VIN-VCSN=50mV - 10 - µA IOFF 关断电流 VDIM<0.3V - 100 - µA VDIM 内部电路工作电压 DIM 浮空 - 5.0 - V VDIM_H DIM 输入高电平 2.50 - - V VDIM_L DIM 输入低电平 - 0.33 - V VDIM_DC 模拟调光电压范围 0.33 - 2.50 V fDIM 最大 PWM 调光频率 fOSC=500kHz - - 15 kHz 低频 PWM 调光占空比范围 fDIM =100Hz 0.02 - 100 % - 5000:1 - - 4 - 100 % 高频 PWM 调光比 - 25:1 - - RDIM DIM 对内部工作电压上拉电阻 - 350 - KΩ IDIM_L DIM 接地漏电流 - 15 - uA RSW SW 导通电阻 - Ω ISWmean SW 连续电流 ILEAK SW 漏电流 TSD TSD-hys DPWM_LF DPWM_HF VIN-VCSN 低频 PWM 调光比 高频 PWM 调光占空比范围 fDIM =20KHz VDIM =0 VIN =24V - VIN =12V 0.45 0.60 - - 1.2 A - - 1 µA 过热保护温度 - 150 - ℃ 过热保护迟滞 - 20 - ℃ VIN=CSN=SW=12V,DIM 接地 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -3- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 电路原理图 功能描述 SM3201、电感（L）和电流采样电阻（RS）形成一个自振荡的降压型恒流 LED 控制系统。 VIN 上电时，电 感（L）和电流采样电阻（RS）的初始电流为零，LED 输出电流也为零。直到 VIN 电压上升高于欠压保护阈值， 芯片开始正常工作，CS 比较器的输出为高，内部功率开关导通，SW 的电位为低。电流通过电感（L）、电流采 样电阻（RS） 、LED 和内部功率开关从 VIN 流到地，电流上升的斜率由 VIN、电感（L）和 LED 压降决定，在 RS 上产生一个压差 VCSN，当(VIN-VCSN) > 115mV 时，CS 比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率 流过电感（L）、电流采样电阻（RS）、LED 和肖特基二极管（D） 。当(VIN-VCSN) < 85mV 时，功率开关重新打开， 这样使得在 LED 上的平均电流为： I out = 0.085 + 0.115 0.1 = 2 * RS RS 高端电流采样结构使得外部元器件数量很少，采用 1%精度的采样电阻，LED 输出电流控制在±5%的精度。 SM3201 可以在 DIM 管脚加 PWM 信号进行调光，DIM 管脚电压低于 0.33V 关断 LED 电流， 高于 2.5V 全部 打开 LED 电流，PWM 调光的频率范围从 100Hz 到 20KHz 以上。 DIM 管脚也可以通过外加直流电压(VDIM) 调小 LED 电流（模拟调光），最大 LED 电流由采样电阻 RS 决定。 直流电压(VDIM) 的有效的调光范围是 0.5V 到 2.5V。当直流电压(VDIM)高于 2.5V， 输出 LED 电流保持恒定， 并 由(0.1/RS)设定。LED 电流还可以通过 DIM 到地之间接一个电阻到进行调节，内部有一个上拉电阻（典型 200K 欧姆）接在内部稳压电压 5V 上，DIM 管脚的电压由内部和外部的电阻分压决定。 DIM 管脚在正常工作时可以浮空。当加在 DIM 上的电压低于 0.33V 时，内部功率开关关断，LED 电流也降 为零。关断期间，内部稳压电路保持待机工作，静态电流仅为 100uA。 此外，为了保证可靠性，SM3201 内部包含过热保护功能（TSD），封装含有散热 PAD。过热保护功能在芯片 过热（150℃）时保护芯片和系统，外部的散热 PAD 增强了芯片功耗，于是，SM3201 能够安全地输出较大电流。 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -4- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 SM3201 还可以通过 DIM 管脚外接热敏电阻（NTC）到 LED 附近，检测温度动态调节 LED 电流保护 LED。 应用说明 通过外部电流采样电阻 RS 设定 LED 平均电流。LED 的平均电流由连接在 VIN 和 CSN 两端的电阻 RS 决定： Iout = 0.1 Rs （RS≥0.082Ω） 上述等式成立的前提是 DIM 端浮空或外加 DIM 端电压高于 2.5V（但必须低于 5V）。RS 设定了 LED 的最大输 出电流，通过 DIM 端调整，LED 实际输出电流可以调小到任意值。 通过在 DIM 端口加一个支流电压实现模拟调光，最大 LED 输出电流由（0.1/RS）设定，如图所示： LED 平均输出电流计算公式： Iout = 0.1 * VDIM (0.5V ≤ VDIM ≤ 2.5V ) 2.5 * Rs VDIM 在 (2.5V ≤ V DIM ≤ 5V ) 范围内 LED 保持 100%电流等于 Iout = 0.1 Rs 通过 PWM 信号实现调光 LED 的最大平均电流由连接在 VIN 和 CSN 两端的电阻 RS 决定， 通过在 DIM 管脚 加入可变占空比的 PWM 信号可以调小输出电流以实现调光，计算方法如下所示： Iout = 0.1 * D (0 ≤ D ≤ 100%,2.5V ≤ Vpulse ≤ 5V ) Rs 如果高电平小于 2.5V，则： 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -5- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 Iout = Vpulse * 0.1 * D (0 ≤ D ≤ 100%,0.5V ≤ Vpulse ≤ 2.5V ) 2.5 * Rs 通过 PWM 调光，LED 的输出电流可以从 0%到 100%变化。LED 的亮度是由 PWM 信号的占空比决定的。例如 PWM 信号 25%占空比，LED 的平均电流为(0.1/RS)的 25%。建议设置 PWM 调光频率在 100Hz 以上，以避免人的眼 睛可以看到 LED 的闪烁。 PWM 调光比模拟调光的优势在于不改变 LED 的色度。SM3201 调光频率最高可超过 15KHz。 关断模式 通过在 DIM 端接入 0.3V 以下的电压，实现系统关断，通常情况下，系统的静态电流保持在 100μA 以下。 软启动模式 通过在 DIM 接入一个外部电容，使得启动时 DIM 端电压缓慢上升，这样 LED 的电流也缓慢上升，从而实现 软启动。通常情况下，软启动时间和外接电容的关系大约为 0.8ms/nF. LED 开路 SM3201 具有内在开路保护功能， 负载一旦开路， 芯片的 SW 处于悬空状态，芯片将被设置于安全的低功 率模式，因此 LED 负载开路时 LED 和芯片都是安全的。负载重新连接后进入正常的工作状态。 旁路电容 在电源输入必须就近接一个低等效串联电阻（ESR）的旁路电容，ESR 越大，效率损失会变大。该旁路电 容要能承受较大的峰值电流，并能使电源的输入电流平均，减小对输入电源的冲击。直流输入时，该旁路电容 的最小值为 4.7uF，在交流输入或低电压输入，旁路电容需要 100uF 的钽电容或类似电容。该旁路电容尽可能靠 近芯片的输入管脚。 选取电感 SM3201 推荐使用的电感参数范围为 27uH ~ 100uH。电感的饱和电流必须要比输出电流高 30%到 50%。 LED 输出电流越小，建议采用的电感值越大。在电流能力满足要求的前提下，希望电感取得大一些，这样恒流的效 果会更好一些。电感器在布板时请尽量靠近 VIN 和 SW，以避免寄生电阻所造成的效率损失。 下表给出电感选择建议: 输出电流 电感值 饱和电流 Iout>1A 27-47uH 0.8A<Iout≤1A 33-82uH 大于输出电流 0.4A<Iout≤0.8A 47-100uH 1.3-1.5 倍 Iout≤0.4A 68-220uH 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -6- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 封装形式 SOT89-5 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -7- SM3201 降压型可调光 LED 恒流驱动芯片 QOTZ2011V1.1 ESOP8 DEMENSIONS REF. mm MIN. TYP. A inch MAX. MIN. TYP. 1.75 MAX. 0.0689 A1 0.1 0.25 0.0039 0.0098 A2 1.25 b 0.28 0.48 0.011 0.0189 c 0.17 0.23 0.0067 0.0091 0.0492 ccc 0.1 0.0039 D 4.8 4.9 5 0.189 0.1929 0.1969 E 5.8 6 6.2 0.2283 0.2362 0.2411 E1 3.8 3.9 4 0.1496 0.1535 0.1575 e 1.27 0.05 h 0.25 0.5 0.0098 0.0197 k 0 8 0 8 L 0.4 1.27 0.0157 0.05 L1 1.04 0.0409 全国免费热线:4000-336-518 电子邮件:[email protected] 网址: http://www.linkage.cn Tel: 0755-88351948 Fax: 0755-29031113 地址: 深圳市宝安中心区宏发中心大厦 4 栋 23A06-08 室 -8-