解析AP8803-30V 1A降压LED驱动器

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?LED驱动电流高达1A
?效率高达92%
?工作输入电压高达30V
?开关频率高达700kHz
?用于调光控制的PWMDC输入
?内置输出开路保护
?TSOT25：提供铅饰面符合RoHS标准的“绿色”模塑料（Br、Sb）
-完全铅，完全符合RoHS标准
-卤素和锑
描述
AP8803是一种降压DCDC转换器，用于以恒定电流驱动LED。该设备比较多可以驱动7个LED，具体取决于LED的正向电压，从8V到30V的电压源串联。LED的串联连接提供了反向LED电流，从而现了均匀的亮度，并消除了对镇流电阻器的需求。AP8803的开关频率高达700kHz。这允许使用小尺寸的外部组件，从而比较大限度地减少所需的PCB面积。
AP8803的比较大输出电流通过连接在N和set输入引脚之间的外部电阻器设置。调光是通过在CTRL输入引脚上施加直流电压或PWM信号来现的。CTRL处02V或更低的输入电压会关闭SW处的输出，并使设备进入低电流待机状态。
应用程序信息
AP8803操作
AP8803是一种迟滞LED电流开关稳压器，有时也被称为等纹波开关稳压器。在正常操作中，当电压施加在+N时（见图1），AP8803内部开关打开。电流开始流过感测电阻器R1、电感器L1和LED。电流呈线性上升，上升速率由输入电压+N和电感器L1决定（见图2）。


这种上升的电流在RSET两端产生电压斜坡。AP8803的内部电路感测RSET两端的电压，并将一部分电压施加到内部比较器的输入端。当该电压达到内部设置的上限阈值时，内部开关关闭。电感器电流继续流过RSET、L1、LED和肖特基二极管道D1，并流回电源轨，但会衰减，衰减速率由LED和肖特基半导体的正向电压降决定。
这种衰减的电流在RSET处产生下降的电压，AP8803会感测到这一点。在内部比较器的输入端施加与RSET上的感测电压成比例的电压。当该电压降至内部设定的较低阈值时，内部开关再次打开。该开关接通和关断周期继续提供由感测电阻器RSET设置的平均LED电流，开关电流由输入电压和LED链电压确定。
在正常操作中，关断时间相对恒定（主要由LED链电压决定），只有接通时间随着输入电压的变化而变化。在占空比高达80%左右时，LED开关电流的斜坡非常线性；然而，随着占空比接近95%，LED电流斜坡开始变得更加指数化。这有两个影响：
1整体接通时间开始增加，整体开关频率降低。
2平均LED电流开始增加，这可能会影响精度。
LED电流控制
LED电流由图1中的电阻器RSET控制。连接在N和SET之间的LED标称平均输出电流定义为：

其中VTH标称为100mV。
电感器选择
对于输入电压为24V的大多数AP8803应用，建议使用33μH（或更高）电感器。显示了改变主电路参数的开关频率：电源电压、电感器值和要驱动的LED数量。
特别是，典型应用电路中不同输入电压和负载条件下电感器（L1）的几个值的标称开关频率值。它可用于根据所需的开关频率以及输入和负载条件确定电感器值。
电容器选择
陶瓷电容器的小尺寸使其成为AP8803应用的理想选择。建议使用X5R和X7R类型，因为它们在比Z5U等其他类型更宽的电压和温度范围内保持电容。22μF的输入电容器足以满足AP8803的大多数应用。
二极管道选择
肖特基二极管道，例如专有PowerDI123封装中的B240或DFLS240L，具有低正向压降和速反向恢复的特点，是AP8803应用的理想选择。此外，超级势垒整流器器件（如SBR2A40P1）可用于提高其热性能。
LED电流调光
LED电流可以通过两种方式调暗；
1模拟调光：在CTRL引脚上施加直流电压。或
2PWM调光：将脉宽调制（PWM）信号施加到CTRL引脚。
模拟调光
如果CTRL引脚由外部电压（低于25V）驱动，则平均LED电流为：

施加到CTRL引脚的03V至25V的直流信号将使LED电流从标称LED电流的24%变化到200%。这给出了大约8:1的调光范围；当将CTRL引脚过驱动到标称LED电流的200%时，应注意不要超过封装的功耗。
典型应用电路中3个电流设置电阻器（RSET）值的标称平均输出电流值，适用于施加在CTRL引脚上的不同电压。它可用于根据所需的LED电流和CTRL引脚的状态（浮动或用低于25V且高于02V的外部直流电压驱动）来确定RSET值。
调光
比较大分辨率为8位的脉宽调制（PWM）信号可以施加到CTRL引脚，以将输出电流改变为高于或低于电阻器RSET设置的标称平均值的值。为了现这一分辨率，PWM频率必须低于500Hz。
驱动CTRL引脚和控制PWM波形幅度的推荐方法是使用小型NPN开关晶体管道，如下所示：

该方案使用CTRL引脚和内部电压参考之间的内部200kΩ电阻器作为外部晶体管道（如MMBT3904）的上拉电阻器。
软启动
从CTRL引脚到地的外部电容器将通过增加该引脚上的电压上升到导通阈值所需的时间以及减缓比较器输入端控制电压的上升速度来提供软启动延迟。软启动时间为05msnF。
故障状态操作
AP8803默认具有打开LED保护。如果LED断路，AP8803将停止振荡；SET引脚将上升到N，SW引脚将下降到GND。AP8803不会看到过高的电压。
如果LED发生短路，AP8803将继续切换，但其工作的占空比将发生巨大变化，切换频率很可能会降低。内部功率MOSFET开关的导通时间将显著降低，因为几乎所有的输入电压现在都在电感器两端产生。关断时间将显著增加，因为电感器两端的反向电压现在只是肖特基二极管道电压（见下图），导致电感器电流的衰减要慢得多。在这种情况下，电感器电流将保持在其受控水平内，因此AP8803内不会产生过多的热量。

热考虑因素
如下图所示中的下图给出了功耗降额的详细信息。这假设设备安装在25x25mm的PCB上，1盎司的铜放在静止的空气中。

比较大功耗受PCB面积和与LX引脚相关的铜面积以及PCB上产生热量的其他组件（如电感器、电容器或整流器）的影响。