onsemi NSI45020AT1G：线性恒流调节器的卓越之选

在电子设计领域，恒流调节器是控制LED电流的关键组件。今天我们要探讨的是onsemi公司的NSI45020AT1G线性恒流调节器（CCR），它为LED电流调节提供了经济高效且可靠的解决方案。

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产品概述

NSI45020AT1G基于自偏置晶体管（SBT）技术，能够在宽电压范围内调节电流，类似于恒流二极管（CCD）。该器件具有负温度系数，可在极端电压和电流条件下保护LED免受热失控的影响。它能立即开启，仅需0.5V的阳极 - 阴极电压（Vak）即可达到25%的调节电流。而且无需外部组件，既可以设计为高端调节器，也可以设计为低端调节器。其高阳极 - 阴极电压额定值能够承受汽车、工业和商业 signage应用中常见的浪涌。此外，该器件采用热性能良好的封装，符合AEC - Q101标准，并通过UL94 - V0认证。

产品特性

1. 强大的功率封装

具备460mW的功率处理能力，能够满足多种应用场景的功率需求。

2. 宽工作电压范围

可以在较宽的电压范围内稳定工作，适应不同的电源环境。

3. 快速开启

能够立即开启，响应速度快，提高系统的启动效率。

4. 电压浪涌抑制

有效保护LED免受电压浪涌的损害，延长LED的使用寿命。

5. UL94 - V0认证

符合安全标准，为产品的使用提供了可靠的保障。

6. SBT技术

基于自偏置晶体管技术，实现高效的电流调节。

7. 负温度系数

随着温度升高，电流会相应减小，保护LED免受热损坏。

8. 汽车级应用支持

NSV前缀适用于汽车和其他有特殊场地和控制变更要求的应用，符合AEC - Q101标准且具备生产件批准程序（PPAP）能力。

9. 环保特性

该器件无铅、无卤素/无溴化阻燃剂（BFR），符合RoHS标准。

应用领域

1. 汽车领域

可用于雪佛龙侧镜标记、仪表盘、显示屏和仪器背光、高位刹车灯（CHMSL）、地图灯等。

2. 照明领域

适用于交流照明面板、显示屏标识、装饰照明、通道字母等。

3. 其他应用

还可用于开关触点润湿等。

电气特性

在环境温度 (T_{A}=25^{circ}C) 的条件下，NSI45020AT1G具有以下电气特性：	符号	特性	最小值	典型值	最大值	单位
(I_{reg(SS)})	稳态电流（(V_{ak}=7.5V)）	18	20	22	mA
(V_{overhead})	电压开销		1.8		V
(I_{reg(P)})	脉冲电流（(V_{ak}=7.5V)）	19.85	22.5	25.15	mA
(C)	电容（(V_{ak}=7.5V)）		2.5		pF
(C)	电容（(V_{ak}=0V)）		5.7		pF

需要注意的是，产品的参数性能是在所列测试条件下给出的，如果在不同条件下运行，产品性能可能会有所不同。

热特性

NSI45020AT1G的热特性与电路板的设计和布局密切相关。不同的电路板面积、铜箔厚度和环境条件会影响器件的总功耗和热阻。以下是一些典型的热特性参数：	符号	特性	最大值	单位
(P_{D})	总器件功耗（不同条件）	不同值	mW
(R_{theta JA})	结到环境的热阻（不同条件）	不同值	(^{circ}C/W)
(R_{psi LA})	引脚到环境的热参考（不同条件）	不同值	(^{circ}C/W)
(R_{psi JL})	结到阴极引脚的热参考（不同条件）	不同值	(^{circ}C/W)
(T{J}, T{stg})	结和存储温度范围	-55 到 +150	(^{circ}C)

在设计电路时，需要根据实际的电路板情况选择合适的热阻参数，以确保器件在安全的温度范围内工作。

应用信息

1. 单LED串应用

NSI45020AT1G可以作为高端或低端驱动器与LED串联。LED的数量可以从一个到不限数量。设计者需要通过最大输入电压减去LED串的电压来计算CCR两端的最大电压。

2. 高电流LED串应用

可以将两个或多个固定电流的CCR并联，它们的电流相加，从而满足高电流的需求。

3. 其他电流调节应用

可调CCR可以与任何其他CCR并联，以获得所需的电流。随着LED效率的提高，可调CCR可以调整电流以获得相同的光输出。

4. PWM调光应用

通过在CCR串联一个BJT，可以轻松实现LED串的调光。脉冲宽度调制（PWM）是改变光水平的首选方法。LED作为硅器件，能够快速响应电流的开关，开关时间约为100纳秒，对应最大频率为10MHz，应用中通常在100Hz到100kHz之间工作。低于100Hz时，人眼会察觉到LED发出的光闪烁；在500Hz到20kHz之间，电路可能会产生可听声音。调光通过在一个周期内部分时间开启和关闭LED来实现，开启时间与总周期时间的比值称为占空比（D）。

5. 降低EMI

在设计切换中高电流的电路时，需要关注电磁干扰（EMI）问题。LED和CCR的开关速度极快，小于100纳秒。为了消除EMI，可以在电路中跨接R2添加一个电容，这会延长电路中电流上升和下降沿的斜率。CCR开关电流的斜率可以通过R1和C1的值来控制。所选的延迟/斜率会影响调光电路的工作频率，延迟越长，频率越低。延迟时间不应小于最小开启时间的10:1比例。频率还受到所需分辨率和调光步数的影响。

6. 热考虑

随着CCR功率的增加，可能需要采取一些散热措施。器件支持的最大功耗取决于电路板的设计和布局，如PCB上的安装焊盘配置、电路板材料和环境温度等因素会影响器件结温的上升速率。当器件通过PCB具有良好的热导率时，在高功率应用中结温相对较低。器件能够处理的最大功耗可以通过公式 (P{D(MAX)}=frac{T{J(MAX)}-T{A}}{R{HA}}) 计算，其中 (T{J(MAX)}) 是最大结温，(T{A}) 是环境温度，(R_{HA}) 是热阻。

7. AC应用

虽然NSI45020AT1G是直流器件，但可以与全波整流交流一起使用，具体电路配置可参考应用笔记AND8433/D和AND8492/D以及设计笔记DN05013/D和DN06065/D。

总结

onsemi的NSI45020AT1G线性恒流调节器以其丰富的特性和广泛的应用领域，为电子工程师在LED驱动设计中提供了一个可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和电路条件，合理选择器件的参数和应用方式，同时注意热管理和电磁干扰等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用类似恒流调节器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。