如何设计SiLM4228x系列LED驱动器的热平衡功能及外部分流电阻？

时间： 2023-12-29 来源：数明半导体微信公众号

代理服务

技术支持

采购服务

本文主要阐述了SiLM4228x系列 LED 驱动器的热平衡功能及外部分流电阻的设计，并且通过实验说明热平衡功能在实际应用中的表现。

LED驱动器

LED驱动器是LED照明系统中的关键组成部分，其性能对整个系统的稳定性和效率具有直接的影响。LED驱动器主要有两种类型：线性稳压器(LDO)和 DC-DC调节器。数明半导体推出的SiLM4228x-AQ 系列独立的三通道LED 驱动器采用的就是线性稳压器的方式。与DC-DC调节器相比，线性稳压器通常只需要较少的外部元件，同时产生的噪声相对较低，对信号的干扰也较小。然而，线性稳压器的工作效率相对较低。特别是在处理大电流时，LDO 的效率问题更加明显，这会导致设备发热严重。SiLM4228x-AQ系列集成了热平衡功能，可以有效减少芯片的发热，从而提升芯片稳定性和使用寿命。

线性驱动芯器芯片功耗计算

为了了解SiLM4228x-AQ系列LED驱动器的热平衡功能是如何实现的，首先需要了解线性驱动器芯片的功耗计算。可以通过输入电压(VIN)、LED驱动器输出串联LED的颗数(Series_LED_Count)、LED的驱动电流(ILED)、LED的前向压降(VF)以及LED的通道数(NCH)来计算LED驱动器上产生的功耗。LED驱动器的总功耗计算公式如下：

以一个具体的示例来说明，当使用 SiLM4228x-AQ系列并关闭热平衡功能来实现如下应用时：

1.输入电压VIN=12V

2.串联 LED 的颗数为2颗

3.LED的驱动电流ILED=120mA

4.LED的压降VF=2.2V

此时SiLM4228x LED驱动器上承受的功耗将达到2.736W。如果无法做到良好的散热，LED驱动器的结温将会急速升高，从而影响芯片的稳定性和使用寿命。

热平衡功能的工作原理

SiLM4228x-AQ系列LED驱动器的热平衡功能是通过优化芯片设计，在LEDxA和LEDxB之间使用外部分流电阻器来共享IC封装功率，通过在 PCB 板上散热来灵活避免热点的产生，实现智能化功率管理。

图1. 具有热平衡功能的典型应用图

SiLM4228x-AQ为每个通道提供两个电流输出路径。电流从电源流入SiLM4228x-AQ集成电流调节电路，并通过LEDxA和LEDxB引脚流向LED ，LEDxA和LEDxB引脚上的电流输出是独立调节的，以实现所需的总电流输出。正常工作时，SiLM4228x-AQ总是尽可能多地调节输出电流至LEDxB 引脚，直到LEDxB电流路径达到饱和。此时，若在LEDxB上串联外部分流电阻器(RSHUNT)，则芯片上的功耗就会被外部分流电阻分担一部分，从而使芯片的功耗降低。LEDxA和LEDxB通道输出电流的分配关系可以用如下计算公式进行计算，其中VLEDxB_sat为0.65V。

如下图2. 显示了输出电流分配随输入电压的变化曲线。

图2. 输出电流分配与输入电压的关系

外部分流电阻的选择

LEDxB上串联的外部分流电阻会最终决定LEDxA和LEDxB上的电流分布，所以可以按照将外部分流电阻上的功耗等于总功耗的50%的原则来选取外部分流电阻。外部分流电阻(RSHUNT)的选取公式如下：

为了验证SiLM4228x-AQ系列LED驱动器的热平衡功能，使用上面提到过的应用配置，则可以得到LEDxB上串联的外部分流电阻为126.7Ω，实际应用中采用125Ω的外部分流电阻。此时各通道上的功耗随输入电压的关系如下图所示：

图3. 单通道功耗随输入电压的关系

此时，SiLM4228x LED驱动器上承受的功耗为1.62W，功耗降低了40%。实际应用中，通过合理的调节外部分流电阻器的大小，来减小SiLM4228x LED 驱动器上的功耗。

另外值得注意的时，在选取外部分流电阻时，我们应当时刻关注外部分流电阻上的功耗，根据功耗选取合适的封装。此应用中所用的分流电阻承受的功耗为0.417W，外部分流电阻至少要用到2010的封装(2010封装贴片电阻的最大功率为0.75W)。外部分流电阻上的功耗可以采用如下公式进行计算:

实验结果

在相同的输入/输出功率情况下，使用和未使用外部分流器的芯片温升的差别如下图所示。未使用热平衡功能时，芯片的最高温度达到了131.3℃，而在启用热平衡功能后，芯片表面温度下降到了85.8℃。

图4. 未使用外部分流器

图5. 使用外部分流器

综上所述，SiLM4228x-AQ系列独立的三通道LED驱动器不仅具有线性稳压器的优点，还通过集成热平衡功能有效解决了效率低下时发热严重的问题。它的成功应用将为LED照明系统带来更稳定、更高效、更长寿命的性能提升。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由拾一转载自数明半导体微信公众号，原文标题为:应用笔记丨热平衡功能在 SiLM4228x 中的应用，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

平台合作

提交评论

全部评论（0）

暂无评论

【应用】智能洗地机照明系统的降压型LED恒流驱动器选择OC5022B，支持PWM调光和线性调光

智能洗地机在运行过程中需要启用大量的LED灯来实现不同场景的照明需求，这就需要一个可靠而高效的LED驱动器来控制LED的亮度和稳定性。欧创芯内置MOS开关降压型LED恒流驱动器OC5022B恰好具备这样的特性，可以为智能洗地机提供完美的驱动方案。

2023-07-07 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

MLX81118用于汽车环境照明的多通道Lin RGB LED驱动器

MLX81118是一款适用于汽车环境中的LIN RGB LED驱动器，支持LIN总线控制。该IC提供24个LED驱动器，支持LIN协议，适用于LIN 2.x和SAE J2602总线系统。MLX81118具有可配置的电流源，无需额外外部组件即可直接驱动LED，支持自动寻址，并集成了物理层LIN收发器和LIN协议控制器。此外，它还支持LED温度补偿、独立LED供电以降低功耗，并提供低待机电流消耗。该产品适用于环境照明、LIN控制的灯光动画、仪表盘、门装饰板和充电控制指示等应用。

MELEXIS - MULTI-CHANNEL LIN RGB LED DRIVER,多通道LIN RGB LED驱动器,MLX81118,DOOR TRIM,EV,仪表盘,环境光应用,汽车,车门饰板,电动汽车,DASHBOARD,AMBIENT LIGHT APPLICATIONS,汽车环境照明,AUTOMOTIVE AMBIENT LIGHTING,AUTOMOTIVE

18-11-21 - 商品及供应商介绍 - V1 代理服务技术支持采购服务

台达大功率LED驱动器EUCO系列2.1kW新机型，点亮赛事最燃“视”刻

台达运动场照明专用LED驱动器EUCO Arena Sport系列最新2.1kW大功率机型，能源效率高达97%，并提供符合DALI 2/D4i* 与DMX/RDM两种主流控制规格的对应产品。适用于户外LED灯杆以及大型体育场照明设备等需长距离联机的场域。其中，DALI 2/D4i机型适用于有物联网需求的客户，除了运动场之外，亦可整合至其他工业及商业照明系统。

2024-08-18 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

INK1003 LED驱动器

本资料介绍了CrossChip Microsystems Inc.（成都芯进电子有限公司）生产的INK1003 LED驱动器。该产品是一款单线可级联的恒定电流输出LED驱动器，适用于室内外LED显示屏、走字屏和LED装饰照明系统。其主要特点是三个输出通道，支持高精度的电流控制和PWM灰度调节，具备反相输出功能和良好的ESD保护。

芯进电子 - 芯片,LED驱动器,INK1003,点光源,室内LED显示屏,全彩发光字,走字屏,全彩LED灯条,LED护栏灯管,LED点光源,室外LED显示屏,LED装饰照明系统,柔性灯条

2023/3/21 - 数据手册 - rev1.0 代理服务技术支持采购服务

【IC】信路达推出LED照明驱动器XD3914，输入耐受±35V，输出电流可编程范围为2mA至30mA

XD3914是一种单片集成电路，可感测模拟电压电平并驱动10个LED，提供线性模拟显示。一个引脚脚将显示从移动的点更改为条形图。此功能允许整个系统在3V以下运行。XD3914的多功能性设计使得控制器的可视报警和扩展的刻度功能很容易添加到显示系统中。该电路可以驱动多种颜色的LED，或小电流白炽灯。许多XD3914可以“链接”起来，形成20到100段以上的显示。

2023-11-23 - 产品代理服务技术支持采购服务

【IC】微盟电子MEQDS7610汽车级单通道高侧LED驱动器，支持LED Open/Short诊断和一灭全灭功能

MEQDS7610是微盟电子新推出的一款汽车级单通道高侧LED驱动器，通过AEC-Q100认证。MEQDS7610具有高侧电流感应模拟调光与脉宽PWM调光功能，支持LED Open/Short诊断，可实现One-Fail-All-Fail（一灭全灭）功能，有效保证系统安全；支持汽车电池直接供电；其方案设计简单，可减少系统成本，帮助设计人员创建符合多国不同交通规则要求的高灵活照明系统。

2024-03-01 - 产品代理服务技术支持采购服务

KP1234升压功率因数校正器LED驱动器电源开关

KP1234是一款高度集成的LED电源开关IC，适用于LED照明应用。该芯片采用准谐振（QR）升压拓扑结构，结合主动PFC控制，实现高功率因数、低总谐波失真和高效率。它集成了去磁信号检测技术、高压启动和IC供电电路，消除了用于去磁检测和供电的辅助绕组，简化了系统设计并降低了成本。

必易微 - 升压功率因数校正器LED驱动器电源开关,BOOST POWER FACTOR CORRECTOR LED DRIVER POWER SWITCH,KP1234,大功率LED驱动器,HIGH POWER LED DRIVER

July 18, 2018 - 数据手册 - REV1.1 代理服务技术支持采购服务

ME8610单级PFC降压LED驱动器

ME8610是一款单级功率因数校正降压式LED驱动器，具有精确恒流控制、开路LED保护、短路LED保护和过温保护等功能。该产品适用于LED照明系统，无需输入大容量电容器，采用外部电容实现良好的功率因数和低总谐波失真（THD）。其工作频率随输出电压比例调整，以保证高效率。

MICRONE - SINGLE-STAGE PFC BUCK LED DRIVER,SINGLE-STAGE POWER FACTOR CORRECTED BUCK LED DRIVER,单级功率因数校正降压LED驱动器,单级PFC降压LED驱动器,ME8610XXXG,ME8610AM6G,ME8610BM6G,ME8610,LED LIGHTING,LED照明

2020/8/18 - 数据手册 - V02 代理服务技术支持采购服务

应用笔记：LED驱动器热平衡管理功能介绍

本文介绍了SiLM4228x系列LED驱动器的热平衡功能，包括其工作原理、功耗计算、外部分流电阻的设计以及实际应用中的表现。通过实验验证，热平衡功能有效降低了芯片功耗，提高了LED照明系统的稳定性和使用寿命。

数明半导体 - LED驱动器,三通道 LED 驱动器,SILM4228X,SILM4228X-AQ 系列,SILM4228X系列,SILM4228X-AQ,LED 照明系统

2023 年 12 月 - 应用笔记或设计指南 - Rev 1.0 代理服务技术支持采购服务

3路恒定电流LED驱动器WS2801，电流设定范围5~150mA，适合用于需要接力串接的LED照明系统

芯进电子WS2801是一个恒定电流LED驱动器，它主要为室内/外LED显示屏，和装饰性LED照明系统而设计，非常适合用于需要接力串接的LED照明系统，拥有3个独立的输出驱动通道，每个通道均能实现独立的256级PWM灰度控制。

2023-10-28 - 产品代理服务技术支持采购服务

【应用】欧创芯60V宽压LED恒流驱动器OC5022B用于车身照明系统，效率高达93%

有客户在设计一款从车身照明系统，采用PWM数字调光的方式，驱动器内置MOS管，通过外接电阻来调节输出电流。本文给客户推荐一款欧创芯的LED恒流驱动器OC5022B，内置60V功率的MOS，采用固定关断时间的峰值电流控制方式，工作频率可调。

2023-03-21 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

ME8611单级PFC降压LED驱动器

ME8611是一款单级功率因数校正降压型LED驱动器，内置高压MOSFET。它具有精确的恒定电流控制（±3%）、无需输入电容器、准谐振操作等特点。该产品适用于LED照明系统，提供开路LED保护、短路LED保护和过温保护功能。

MICRONE - SINGLE-STAGE PFC BUCK LED DRIVER,SINGLE-STAGE POWER FACTOR CORRECTED BUCK LED DRIVER,单级功率因数校正降压LED驱动器,单级PFC降压LED驱动器,ME8611AS7G,ME8611XXG,ME8611,LED LIGHTING,LED照明

2018/11/23 - 数据手册 - V03 代理服务技术支持采购服务

【产品】可设置任意颜色的LIN RGB LED驱动器MLX81108、MLX81112，让车内氛围照明如变色龙变幻莫测

迈来芯推出的MLX81108/MLX81112是全集成的 LIN 从节点 IC，用于在汽车环境中驱动 LIN RGB LED 以及其它低端 LIN 从动应用。适用于符合 LIN 2.x 和 SAE J2602 标准的总线系统。

2019-02-16 - 新产品代理服务技术支持采购服务

【技术】新电元小型摩托车技术——提供高质量且价格低廉的LED 前灯照明系统

摩托车技术（AC/DC LED H/L控制调节器/整流器） LED是由电流驱动的发光器件，需要稳定的电流来点亮它。为实现此目的，通常需要使用特殊的LED驱动器来使用LED H/L。在我们的开发中，为了优化小型摩托车和其他两轮车的LED照明控制，我们不仅仅开发了稳压器和整流器，而且还提供了包括LED H/L侧面结构的整体解决方案。通过更换稳压器和整流器而无需添加特殊LED驱动器。

2019-04-12 - 新技术代理服务技术支持采购服务