PLED06FQ开路保护器应用特性电路设计及数据手册

一、 PLED06FQ 核心应用特性

1. 核心功能：
   • 开路检测： 持续监测与其连接的LED灯串是否形成完整的电流通路。
   • 故障保护： 当检测到开路（断路）时，内部MOSFET会迅速关断，切断该路LED的电流，防止因电压失控而损坏驱动电源或其他并联的LED灯串。
   • 故障指示： 通过专用的状态指示引脚，驱动一个外部的LED，以闪烁的方式告知用户此路存在开路故障。
2. 关键电气特性：
   • 工作电压范围： 通常较宽，例如可达 45V 或更高，能适应多种LED灯串配置。
   • 低导通电阻： 内部功率MOSFET的导通电阻非常小，通常在几十毫欧级别，这能最大限度地减少功率损耗和发热，保证LED的效率。
   • 低待机电流： 在正常工作状态下，自身功耗极低。
   • 可编程故障检测阈值： 通过外部电阻可以设置检测电流的阈值，提高了设计的灵活性。
3. 主要优势：
   • 提高系统可靠性： 防止单路LED失效导致整个灯具不工作。
   • 便于维护： 通过闪烁指示灯，可以快速定位到具体是哪一路LED灯条出现故障，无需逐路测量。
   • 简化设计： 将复杂的检测和保护电路集成在一颗小封装芯片中，简化了PCB设计和BOM。
   • 增强安全性： 避免开路点产生高电压拉弧等潜在危险。

二、 典型应用电路设计

PLED06FQ 通常用于多路并联的LED驱动架构中。下面是一个典型的设计示例：

系统框图

假设我们有一个恒流源，驱动3条并联的LED灯串。

text

        +-----------------------------+
        |     LED Constant Current    |
        |         Driver (CC)         |
        +-------------+---------------+
                      |
                      V  (High Voltage Rail, e.g., 48V)
        +-------------+---------------+-------------+
        |             |               |             |
        |           +-|-+           +-|-+         +-|-+
        |           |   |           |   |         |   |
        |         +-V-+ |         +-V-+ |       +-V-+ |
        |         |LED| |         |LED| |       |LED| |
        |         |Str| |         |Str| |       |Str| |
        |         |ing| |         |ing| |       |ing| |
        |         +-+-+ |         +-+-+ |       +-+-+ |
        |           |   |           |   |         |   |
        |         +-V---V-+       +-V---V-+     +-V---V-+
        |         | PLED  |       | PLED  |     | PLED  |
        |         |06FQ 1 |       |06FQ 2 |     |06FQ 3 |
        |         +-------+       +-------+     +-------+
        |             |               |               |
        |             |               |               |
        +-------------+---------------+---------------+
                      |
                      V
                      GND

说明：

• 恒流源提供总电流，电压会自动调整以适应LED灯串的总Vf。
• 每一条LED灯串的负极都串联一个PLED06FQ芯片。
• 每个PLED06FQ独立监测自己所在的回路。

详细单路电路设计

我们以其中一路为例，进行详细的元器件选择和参数计算。

元件说明与设计要点：

1. LED灯串：
   • 假设单路LED灯串的正向电压 Vf_string = 36V，工作电流 I_led = 300mA。
2. 电源输入（VIN Pin）：
   • VIN引脚需要承受LED灯串的阴极电压。在这个例子中，当LED导通时，VIN引脚电压约为 V_cathode = V_in - Vf_string。如果驱动电压是48V，则 V_cathode ≈ 48V - 36V = 12V。必须确保这个电压在PLED06FQ的工作电压范围内。
   • 通常需要在VIN引脚附近放置一个0.1µF ~ 1µF的陶瓷去耦电容C1到地，以保持稳定性。
3. 电流检测设置（SET Pin）：
   • 这是最关键的设置。SET引脚通过一个检测电阻R_set连接到地。芯片通过测量R_set上的电压来监测电流。
   • 公式： I_detect_threshold = V_set_ref / R_set
     • 其中 V_set_ref 是芯片内部的一个基准电压，具体值需要查阅PLED06FQ的数据手册。假设 V_set_ref = 100mV。
   • 我们需要设置一个检测阈值，当实际电流低于这个阈值时，芯片认为发生了开路。通常这个阈值设置为略低于正常工作电流。例如，设置为正常电流的20%： I_detect_threshold = 300mA * 20% = 60mA。
   • 计算R_set： R_set = V_set_ref / I_detect_threshold = 0.1V / 0.06A ≈ 1.67Ω。
   • 选择一个标准的、精度为1%的电阻，例如 1.65Ω 或 1.69Ω。这个电阻的功率也很小 P = I² * R = (0.06A)² * 1.67Ω ≈ 6mW，所以一个0402或0603封装的电阻即可。
4. 状态指示（STATUS Pin）：
   • 这个引脚用于驱动一个外部的指示LED。
   • 需要串联一个限流电阻 R_status。
   • 设计步骤：
     • 确定状态指示LED的正向电压 Vf_status（例如，红色LED约为1.8V）和所需电流 I_status（通常5-10mA即可清晰可见）。
     • 查数据手册找到STATUS引脚在闪烁时的输出电压 Voh_status（例如，3.3V）。
     • 计算R_status： R_status = (Voh_status - Vf_status) / I_status = (3.3V - 1.8V) / 0.01A = 150Ω。
     • 选择一个标准的150Ω电阻。
5. 输出（OUT Pin）：
   • 此引脚直接连接到系统的GND。它是内部MOSFET的漏极。芯片通过控制这个MOSFET的导通和关断来实现通断保护。PCB布局时，此引脚到GND的路径应尽量短而宽，以减小导通电阻和热阻。

三、 工作流程

1. 正常工作时：
   • LED电流流过内部MOSFET和检测电阻R_set。
   • R_set上的电压高于检测阈值V_set_ref。
   • 芯片保持MOSFET完全导通，STATUS引脚输出高电平，指示LED常亮（或不亮，取决于设计逻辑）。
2. 发生开路故障时：
   • LED回路电流变为0。
   • R_set上的电压降至0，低于检测阈值。
   • 芯片检测到故障，立即关闭内部MOSFET，彻底切断该回路。
   • STATUS引脚开始以特定频率（例如1Hz）闪烁，驱动外部的指示LED闪烁，报告故障。
3. 故障排除后：
   • 一旦开路故障被修复，电路恢复通路。
   • 芯片会自动（或有时需要断电重启，取决于芯片设计）恢复正常工作模式。

四、 PCB布局建议

• 功率环路： VIN -> 内部FET -> OUT -> GND 这个环路面积应尽可能小，以降低噪声和EMI。
• 地线： 芯片的GND引脚应通过一个低阻抗的路径连接到系统地主干道上。
• 敏感信号： SET引脚和其电阻R_set的走线应尽量短，并远离噪声源（如开关电源的开关节点），以防止误触发。
• 散热： 虽然PLED06FQ的导通电阻很低，但在大电流下（如>500mA）仍会产生热量。如果空间允许，可以在芯片底部铺设一个连接到GND的铜皮来帮助散热。

总结

PLED06FQ为多路并联的LED照明系统提供了一个非常优雅且高效的开路保护解决方案。在设计时，关键在于：

1. 正确设置R_set 以确保灵敏且可靠的故障检测。
2. 合理设计状态指示电路 以便于诊断。
3. 遵循良好的PCB布局实践 以保证芯片的稳定性和寿命。

请注意： 以上参数计算基于假设的典型值。在实际设计中，务必以PLED06FQ最新的官方数据手册为准，以获取精确的电气参数、时序图和推荐工作条件。

电性参数

封装尺寸

数据手册

供货情况
PLED06FQ系列产品采用 SOD-123FL 封装，每卷5,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/automotive-pled/pled06fq/； 现提供样品，您可向全球各地矽门微Semiwell的授权经销商索取样品。

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