CAT4026芯片资料.docx
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CAT4026芯片资料
CAT4026芯片资料
1、芯片简介
Cat4026用于控制6路恒流高压LED串。
具有检测最低阴极电压的控制电路并产生反馈控制信号至外部开关电源使其为高压大面板LED背光提供低损耗高效的供电方案。
通过检测串接在双极型晶体管的外部电阻电压来控制各个LED通道的电流使其精确匹配。
为增加系统可靠性,具有独立的灯串阴阳极开路及短路故障检测电路逻辑输出。
所有6串LED电流调光可以通过PWM输入端的脉宽调制信号或在ANLG输入端输入模拟调光电压来调节。
此外ANLG脚还提供一个简单的方法用于控制最大功率损耗当在某个LED串中有过多LED短路时。
当PWM脚被长时间拉低时,芯片降自动进入低电流关断模式。
Cat4026的特长优点有:
1、6通道的LED控制器;2、配合外接开关电源的反馈控制;3、PWM和模拟调光;4、短路灯串保护;5、开路灯串保护;6、过压保护;7、过温关闭保护。
2、各端子名称功能和基本内部方框图
端子序号
记号
端子功能
1
VDD
控制器电源电压输入
2
PWM
控制所有通道的PWM调光输入
3
ANLG
控制调整全部亮度的模拟信号输入(不用模拟调光则接VDD)
4
BASE1
1通道外接三极管基极驱动
5
REST1
第1路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
6
BASE2
2通道外接三极管基极驱动
7
REST2
第2路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
8
BASE3
3通道外接三极管基极驱动
9
REST3
第3路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
10
OCA
灯串开路过压保护端(基准为1V)
11
C1
LED正端电容电阻连接(调光反馈时控制)
12
NC
悬空空脚
13
VA
内置负端参考电压(可以悬空不用)
14
NC
悬空空脚
15
VC
负端电压补偿(可以悬空不用)
16
IFB
根据VCS检测情况,通过外接线路(如TL431控制)拉电流控制LED正端电压(最大1mA)
17
FLT-SCA
短路灯串保护输出(保护时出低电平)
18
C3
连接到地脚
19
FLT-OCA
开路灯串保护输出(保护时出低电平)
20
REST4
第4路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
21
BASE4
4通道外接三极管基极驱动
22
REST5
第5路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
23
BASE5
51通道外接三极管基极驱动
24
REST6
第6路LED灯串电流设置(全亮该电压为1V)
25
BASE6
6通道外接三极管基极驱动
26
VCS
灯串最小负端电压检测(通过矩阵二极管检测最低LED灯串电压检并反馈)
27
SCA
LED灯串短路触发(任何LED负端高于设定值,通过检测流入SCA的电流大于15Ma,调光时自动屏蔽该脚检测
28
GND
信号地端口
3、基本应用电路图
4、各个阶段和端子动作说明
4.1VDD(控制器电源电压输入):
CAT4026芯片工作电源电压输入引脚,标准5.0V,偏差4.5-5.5V;
4.2PWM(所有通道PWM调光信号输入端)
PWM控制输入端提供多种功能。
当第一个大于1.2V上升沿施加到PWM输入端,CAT4026会立即启动并维持直到PWM输入端保持为低电平(小于1.0V)25ms以上,若为低电平25ms以上芯片完全关断,自动切断VDD输入且不消耗电能。
当PWM端为高电平有效时,LED所有通道都被使能;当PWM端为低电平无效时,所有LED端都被禁止(无效)。
对300Hz范围的调光频率,支持最低为0.1%的占空比。
PWM输入端内部有一个下拉电阻(典型值为120KΩ)。
PWM信号逻辑高电平设定为1.2V以上,逻辑低电平设定为1.0V以下。
4.3ANLG(控制调整全部亮度的模拟信号输入)
ANLG控制端用于对所有通道的全范围模拟调光,当ANLG控制信号被拉到低于3V,LED最大亮度等于ANLG脚电压的1/3*100%。
当ANLG端被拉到高于3V,将没有调光作用,亮度保持为100%。
由于ANLG端内部有一接地电阻(典型为150KΩ),对ANLG输入端的控制应考虑外部驱动电阻大小,针对输入电压高低,选择合适电阻进行分压后调光。
从FLT-SCA、FLT-OCA输出连接一个外部简易降压电路到ANLG端,可以通过降低LED灯串亮度及功耗应对过压或短路。
如果不用ANLG控制功能,直接拉高到3V以上以保持最大亮度。
4.4BASE[1-6](外部三极管驱动端)
BASE端用于驱动外部NPN三极管,调节LED电流到初始设定值。
正常工作条件下,每个BASE端可提供最大5mA驱动电流。
如果任何BASE引脚被接地,内部保护电路会限制最大驱动电流为15mA。
4.5RSET[1-6](LED灯串电流设置)
RSET为输入端检测外部LED灯串基准电流电阻上的电压,在最大亮度条件下(ANLG>3V)各个REST引脚被精确调节到1.0V。
每个RSET引脚都有内部补偿电路用于消除三极管基极工作电流影响,由此来保证所有LED通道上电流的精度。
4.6OCA(灯串开路过压保护端)
OCA输入端用于检测和保护防止LED正端出现不正常的高压状态。
一个外接分压电阻电路从LED正端电压连接到OCA脚,当OCA输入电压超过1V时会触发FLT-OCA翻转(正常为高电平,保护时为低电平)。
当OCA被触发时,LED通道会自动失效并被从反馈环路断开。
这种方法使得芯片提供一种自恢复特性,即当LED通道正常反馈系统重新正常工作。
如不用LED开路过压保护功能,OCA脚应接地。
4.7C1(LED正端电容)
从C1脚连接一个1nF的电容和一个10kΩ的电阻到LED的正端,对PWM调光反馈有影响,电阻和电容可以适当调整,电容耐压必须大于LED正端最大的电压。
4.8VA(内置负端参考电压)
VA输出脚可选,允许用户把它用于驱动外部反馈控制电路,此电路用于设定正常工作时的LED正端电压。
此脚输出是一个带缓冲的电压信号,它跟踪内部参考电压的50%,内部参考电压用于控制和设定LED串的负端最小正常工作电压。
此引脚有一个250Ω的内部阻抗,正常电压设定为1.8V(具有温度补偿功能,用于抵消VCS脚外部检测二极管的温度系数)。
4.9VC(负端电压补偿)
VC脚是一个带缓冲的电压信号,它跟踪50%VCS脚的电压(即VC电压由任何LED串的最低负端工作电压决定)。
这个信号为系统提供了一个方便的反馈控制方法,使用单独变压器来产生LED正端电压(不同于电流反馈操作)。
在VC脚用一个适当的分压电阻可以用来直接控制单独变换器的反馈输入。
在非工作模式,VC脚呈高阻状态,当在正常工作状态时,VC脚有一个360Ω的电源阻抗。
不用该功能时应将该脚悬空。
4.10IFB(拉电流检测反馈端)
通过外部电路去控制LED正端输入电压,和VCS脚配合使用,主要拉电流,相当于调整下拉电阻大小。
如下表所示,IFB引脚
VCS电压
IFB驱动电流(典型值)
>4.1V
0mA
3.3V
0.5mA
<3.1V
1mA
VCS电压为LED灯串电压加二极管电压(取样用二极管)
LED正端电压的调节是由IFB电流控制,此端连接外部反馈电路。
外部电路应当合理设置,使在1mA驱动信号下,能达到LED串所需的最大的工作电压。
4.11FLT-SCA(短路LED灯串故障逻辑信号输出端)
当任何LED灯串短路导致灯串负端电压升高,触发SCA脚时(此端动作电压通过外部稳压管设定),FLT-SCA电平转变为低电平。
FLT-SCA引脚应当外接一个上拉电阻(10KΩ)。
对于系统在检测到任何LED通道有故障时都需要完全关断的情况,FLT-SCA输出可以用于驱动LED电源的关闭控制。
对于系统在检测到LED通道有故障时仍需要继续工作的情况,FLT-SCA仅能用于检测诊断,而不是关闭系统。
在这种情况下,FLT-SCA可用于触发外部降压电路用于减少ANLG控制端的输入电压。
由此减少消耗在外部晶体管(场效应管)上的能量。
如果有一路LED通道开路,当系统检测到开路故障时,FLT-SCA信号肯能暂时置低(取决于用户的门限电压)。
当故障清除后,系统稳定时FLT-SCA故障会自动回到正常工作状态。
4.12C3(接地)
芯片在该脚直接接地。
4.13FLT-OCA(开路LED灯串故障逻辑信号输出端)
当任一LED串开路故障被检测到,触发OCA脚,FLT-OCA电平转变为低电平。
FLT-OCA引脚应当外接一个上拉电阻(10KΩ)。
对于系统在检测到任何LED通道有故障时都需要完全关断的情况,FLT-OCA输出可以用于驱动LED电源的关闭控制。
对于系统在检测到LED通道开路时仍需要继续工作的情况,FLT-OCA仅能用于检测诊断,而不是关闭系统。
4.14VCS(灯串最小负端电压检测)。
VCS脚通过二极管连接到各个LED通道,该引脚检测各个通道最下端LED负端电压并设定反馈信号用于允许开关电源去调节LED正端电压为合适值以达到最佳效率,3V作为所有灯串的最低负端电压工作点。
4.15SCA(灯串短路保护端口)SCA脚用于检测LED串电压的严重偏离,比如LED灯串短路。
SCA脚通过一个二极管和一个电平转换器连接到各个LED负端。
检测门限电压可以通过外部稳压二极管调节。
当SCA脚流入1.5mA电流时会触发故障状态。
当电流降低到0.5mA以下时故障状态解除,芯片正常工作。
4.16GND(信号地端口)
芯片电源地端口。
5、正常工作时各引脚的电压以及波形
脚位
测试条件
最大值
额定值
最小值
单位
正常工作波形
VDD
4.5-5.5V,由于不用模拟调光,第3脚直接连接到VDD。
5.50
5.284
5.11
V
PWM
测试时使用外接5V高电平
5.44
4.974
4.30
V
BASE1
2.03
1.745
1.53
V
REST1
1.31
0.994
0.765
V
BASE2
2.06
1.787
1.56
V
REST2
1.29
0.994
0.781
V
BASE3
2.03
1.761
1.56
V
REST3
1.28
0.996
0.797
V
OCA
大于1V保护
861
795
717
mV
C1
调光时LED正端检测
4.22
4.014
3.83
V
IFB
拉电流控制LED电压,外接TL431回路
2.62
2.470
2.27
V
FLT-SCA
FLT-OCA
未使用
218
54
-102
mV
REST4
1.34
0.995
0.733
V
BASE4
2.08
1.738
1.49
V
REST5
1.36
0.997
0.717
V
BASE5
2.06
1.723
1.45
V
REST6
1.39
0.997
0.701
V
BASE6
2.12
1.738
1.45
V
VCS
内部检测输出电平,根据检测进行IFB调节
4.19
4.005
3.87
V
6、CAT4026驱动板基本工作原理情况
工作驱动板基本原理如下:
前端使用UC3842构成BOOST电路,将24V输入电压升压后形成略小于LED灯串导通击穿电压(如R-HS-LTM185AT04-V典型电压是39.6V,前端升压电压约为34V),当BL-ON信号为高电平使得CAT4026的VDD为5V,且Epwm信号也为高(数字调光信号,高电平有效,频率300Hz时最小占空比0.1%),CAT4026开始动作,BASE脚给出高电平驱动连接LED灯串负端的三极管,通过各种检测结果逐渐调高LED灯串正端电压,使得LED灯串击穿导通。
其LED灯串的正端电压通过IFB脚拉电流来决定,通过调节稳定三极管E极到地电压为1.0V来保证LED灯串恒流,灯串之间的电压偏差完全降在三极管的C、E极之间。
CAT4026的第10脚OCA为输入电压过压保护检测脚,当第10脚电压大于1.0V即进入保护,CAT4026的第19脚FLT-OCA输出电平翻转(正常高电平,故障低电平),该保护会一直持续。
CAT4026的第27脚SCA为灯串短路保护检测脚,当灯串有短路(按目前6.8V过压设置一般在短路2-3颗LED灯以后进入保护),形成三极管的C极对地电压大于6.8V,从而触发保护,该保护会使得CAT4026的第17脚FLT-SCA输出电平翻转(正常高电平,故障低电平),故障消失后自动恢复正常。
实际应用电路(输入24V,配合UC3842A,四LED灯串输出)
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