ELM901FxA 1A 2x电荷泵LED驱动器
http://www.elm-tech.com■概要
ELM901FxA 是内藏了电荷泵 (1x、2x 双模式自动切换 ) 和定电流驱动电路的大电流 LED 驱动器 IC，最大输出电流为 1A。本品适用于驱动电源为单节锂离子电池 / 聚合物锂离子电池设备的高亮度白色 LED。
并且仅需外接三个电容和三个设定电阻即可工作。3mm x 3mm/4mm x 4mm 的 QFN 封装更使其占用很小的面积。
LED 电流可通过两路外接电阻进行设定，两路设定电流的 ON/OFF 分别由两路使能引脚控制，控制使能引脚使 LED 在三种电流模式中切换。为保护 LED，本品还可限制 LED 的发光时间，通过一个外接电
阻和内置计时器，LED 连续发光一定时间之后会被强制熄灭（发光时间可从 0.2 秒，0.5 秒和 1 秒里选择）。
本品内藏软启动功能，能够限制启动时和 1x、2x 模式切换时发生的涌入电流。

■特点■用途· 工作电压低: 2.6V-4.4V· 照相机的 LED 闪光灯· 消耗电流低: 300μA(1X), 9mA(2X)· 高亮度 LED 电筒· 待机电流低· 输出电流高: Max.1μA: Max.1A· LED保护功能: 大电流时可限制发光时间· 内藏 LED 定电流电路 : 通过外接电阻进行设定· 软启动功能: LED 电流启动时及 1x、2x 模式切换时· 封装· 过热保护功能: QFN16-4x4, QFN16-3x3 ( 开发中 )■绝对最大额定值
项目
VIN 引脚电压VO 引脚电压
EN1、EN2 引脚电压VO 引脚电流、LED 电流
工作温度
保存温度

记号VinVoVen
Io, IledTopTstg

规格范围
GND-0.3 ～ 6
GND-0.3 ～ 6
GND-0.3 ～ Vin+0.3
1500 (注)-40 ～ +85-40 ～ +125

单位VVVmA℃℃( 注 ) 根据长时间的电流密度限制而决定。假设在 10 秒以内的绝对最大条件下是 10％以下的占空比工作周期 。连续工作的最大电流是 600mA。

■产品型号构成
ELM901FxA-S
记号
abcd

项目
封装

描述
F: QFN
A: QFN16-4x4
封装尺寸
B: QFN16-3x3 ( 开发中 )产品版本A
包装卷带中 IC 引脚置向 S: 参考封装资料ELM901F x A - S↑↑↑ ↑a bc d

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http://www.elm-tech.com■引脚配置图
QFN16-4x4(俯视图)121110

QFN16-4x4(底视图)9910111213881314771415661516551612344QFN16-3x3(俯视图)121110321

QFN16-3x3(底视图)9910111281377141566151655161381412344321

引脚编号
12345678910111213141516

引脚名称
ISET2
ISET1
EN2
EN1
AGND
FS
VIN
PGND1CM
PVIN
CP
NC
VO
NC
PGND2LED■引脚说明
ISET2：LED 电流设定引脚 2
在 ISET2 和 GND 之间插入电阻（Rset2）可设定 LED 电流。当 EN2 引脚电压为 High 时，此引脚输出电压为 1.22V。LED 电流值为 ISET2 引脚输出电流的 3250 倍。
（例）Rset2=6.8kΩ 时，Iled=1.22/6.8k x 3250=583mAISET1：LED 电流设定引脚 1
在 ISET1 和 GND 之间插入电阻（Rset1）可设定 LED 电流。当 EN1 引脚电压为 High 时，此引脚输出电压为 1.22V。LED 电流值为 ISET1 引脚输出电流的 3250 倍。
（例）Rset1=6.8kΩ 时，Iled=1.22/6.8k x 3250=583mAEN2：使能控制引脚 2
此引脚用于控制 ISET2 设定的 LED 电流的 ON/OFF，在 IC 内部被下拉到地电位。EN2 引脚为正逻辑输入，当输入电压为 High 时，ISET2 的设定电流会流过 LED。
EN1：使能控制引脚 1
此引脚用于控制 ISET1 设定的 LED 电流的 ON/OFF，在 IC 内部被下拉到地电位。EN1 引脚为正逻辑输入，当输入电压为 High 时，ISET1 的设定电流会流过 LED。
AGND：内部模拟电路接地引脚
此引脚连接至 IC 内部模拟电路 GND 和 IC 底面的裸露衬垫，并且必须在外部和 PGND1，PGND2 相连。

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FS：Fail-Safe 功能设定引脚Fail-Safe 功能是指当 EN1=EN2=1 的状态持续一定时间之后强制关闭 LED 电流的功能。此功能是为
防止 LED 过热，且可以设定使其无效。EN1=EN2=1 状态开始到 LED 电流关闭计的计时器时间可以由 FS 引脚和 GND 引脚之间的电阻进行设定。计时器时间可从以下三者中选择：（1）FS 和 GND 短路时为 1 秒，（2）FS 和 GND 之间电阻为 20kΩ 时为 0.2 秒，（3）FS 和 GND 之间电阻为 51kΩ 时为 0.5秒。
此外，如不使用 Fail-Safe 功能，将 FS 和 VIN 短路或者将 FS 开路即可。
VIN：内部电路电源引脚
此引脚和 IC 内部电路的电源相连。在外部必须将它连接至 PVIN 引脚，并在它和 GND 之间插入 2.2μF
以上的陶瓷电容。
PGND1：电荷泵接地引脚
此引脚和 IC 内部电荷泵的 GND 相连，必须在外部连接至 AGND 和 PGND2 引脚。
CM：升压电容连接引脚（低电位端）
CM 引脚是用来连接升压电容低电位端的引脚。CM 和 CP 引脚之间应插入升压电容（推荐电容量：2.2μF），并尽可能地缩短布线的长度。
PVIN：电荷泵电源引脚
PVIN 是为电荷泵提供电源的引脚，必须在外部连接至 VIN 引脚。
CP：升压电容连接引脚（高电位端）CP 引脚是用来连接升压电容高电位端的引脚。CP 和 CM 引脚之间应插入升压电容（推荐电容量：2.2μF），并尽可能地缩短布线的长度。
VO：升压输出引脚VO 引脚连接至 LED 的阳极。1x 模式的输出电压基本等同于 VIN 电压，升压时的输出电压为 5.5V。
PGND2：LED 电流驱动电路接地引脚
此引脚和 IC 内部 LED 电流驱动电路的 GND 相连。必须在外部连接至 AGND 和 PGND1。
LED：定电流漏型输入引脚LED 引脚连接至 LED 的阴极。ISET1/2 设定的电流会流入 LED 引脚。

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http://www.elm-tech.com■标准电路图
C212NC 11 CP 10 PVIN 9 CM

13●

8Charge pump

VOC1147NC

LED

PGND115

PGND2●C36FS

CC Control

16●

VIN

900kHz OSC
TimerRfs

5

LEDAGND
1 ISET2 2 ISET1 3Rset1

Rset2

PVIN

CP

EN2 4EN1●■电路框图VINx1/x2 charge pump▲

Thermalprotection

CM▲ ▲▲▲▲▲▲VO▲

Step-upcircuitVref900kHzoscillator

EN2PGND1x1/x2 switch

Control logic

Short protection▲▲

Drop out detection

Current sense control

ISET1LED▲▲

EN1Vref(soft)

Fail safe circuit▲

FSAGNDISET2PGND2

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http://www.elm-tech.com■功能说明本品是为驱动电源为单节锂离子电池 / 聚合物锂离子电池的高亮度白色 LED 而设计的 IC。当电池电压相比 LED 正向电压足够高时，本品直接连接电池至 LED 使之发光。当电池电压下降之后，内部电荷泵电路将电压升压至 5.5V 以驱动 LED。LED 电流由两路外部电阻进行设定。通过控制两路电阻各自的使能端，LED 可以有三种电流模式。本品最大可提供 1A 的 LED 电流，但长时间的大电流工作有可能烧毁 LED。为防止烧毁事故，使用内藏的计时器可强制关闭 LED 电流。计时器仅在最大电流工作条件下生效。计时器时间可以通过外部连接至 FS 引脚的电阻进行选择。（0.2 秒，0.5 秒，1 秒三者选一）并且，将 FS 引脚连接至 VIN，或者将 FS 引脚开路均可令计时器失效。
电源施加时的动作
EN1=EN2=0 或者两者均开路（待机）时，本品工作于待机状态。待机状态下，VIN 和 VO 之间的
高阻 PMOS 开关导通，同时 CP 和 VO 引脚之间的 PMOS 开关（开关 4），CM 和 PGND1 引脚之间的
NMOS 开关（开关 1）导通。此状态下，电源输出的电流，通过高阻 PMOS 开关缓慢地向输出电容
Co 和跨接电容 C1（升压电容）充电，充电需要大约 5ms 的时间。
（如若电源施加后 5ms 以内开始运作，可能会发生大的涌入电路待机状态
待机时输出电容 Co 和跨接电容同时处于满充电状态，两者经由高阻 PMOS 开关连接至电源 VIN。
待机时的满充电状态可以防止运作开始时发生的涌入电流，并且随时都可以立即使 LED 发光。
启动时启动时，本品首先检查 VO 是否短路。当确认 VO 没有短路时，VIN 和 VO 引脚之间的低阻开关导通，
开始 1x 模式的运作。当检查出 VO 短路时，VO 保持待机状态，LED 引脚也维持关闭状态。这时，VO 和 LED 输出以外的内部电路开始正常工作，所以当短路状态解除时，本品可立刻开始 1x 模式的运作。从启动到 1x 模式输出为止大约需要 30ms（typ.）的时间。此时因为 VO 已经和 VIN 相等，所以不会发生大的涌入电流。但是如果 VO 和 GND 引脚之间有数十～数百欧姆的电阻造成短路，，
并且 VO>0.7V 时，电容充电会仍然会引起涌入电流。启动到 LED 电流流动为止需要 130μs（typ.）之后 LED 电流上升到设定电流需要数十 μs 的时间。
1x 模式运作时
当 1x 模式运作时检测出 LED 引脚电压过度下降时，本品会自动切换到 2x 模式。当 LED 电流处于【低】电流模式时，LED 引脚电压下降之后，本品会维持 1x 模式并等待 150ms。这期间里如果电压下降被解除，本品会复位计时器，并维持 1x 模式。如果 LED 电流处于【高】或者【低 + 高】模式时，一旦检测出 LED 引脚电压下降，2ms 后本品会自动切换到 2x 模式。2ms 期间如果电压下降被解除，同样的本品会复位计时器，并维持 1x 模式。LED 电流大于 240mA（typ.）时，模式切换的阈值压降电压和 LED 电流成比例，当 LED 电流较小时，阈值压降电压固定为 100mV。
软升压运作时升压开始时，电荷泵开始运作，并逐渐提高 VO 电压（软升压）。软升压使 VO 电压随时间线性上升，以防止涌入电流。升压过程中，LED 电流被降至设定电流的二分之一。同时，为了防止升压开始
后 10μs 内 LED 电流的剧烈变化，升压中的 LED 电流被强制限定在 350mA（typ.）以下。升压结束后 LED 电流会恢复到设定的电流。
2x 模式运作时
正常切换到 2x 模式之后，本品会维持 2x 模式运作直至被强制复位到待机状态（EN1=EN2=GND）。
如果要使之工作于 1x 模式，必须先将其复位到待机状态之后，再重新启动。
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http://www.elm-tech.com■保护功能说明
过热保护
当内部结合部温度超过 150℃时，过热关断电路会关闭 VO 输出（只保留高阻 PMOS 开关导通），并关闭 LED 电流。要解除过热保护，需将本品复位到待机状态，再重新启动。
Iset1/Iset2 引脚短路保护
EN1=0 → 1 启动时，如果 ISET1 引脚的电阻 Rset 低于 3.9kΩ（LED 设定电流高于 1A），ISET1 引脚设定的 LED 电流（【低】电流）将会失效。此时如果 ISET2 引脚处于正常状态，ISET2 设定的 LED
电流（【高】电流）会正常流经 LED。如果 EN1=1 运作中，ISET1 和 GND 发生短路，无论 EN 引脚为何电位，当检测出 LED 电流超过 1.5A 的界限之后，LED 电流将被关闭。另外，EN1=EN2=1 的状态下，如果【低】+【高】电流超过 1.5A，LED 电流同样会被关断。同样的，EN2=0 → 1 启动时，如果 ISET2 引脚的电阻 Rset 低于 3.9kΩ（LED 设定电流高于 1A），ISET2 设定的 LED 电流（【高】电流）将会失效。此时如果 ISET1 引脚处于正常状态，ISET1 设定的 LED 电流（【低】电流）会正常流经 LED。如果 EN2=1 运作中，ISET2 和 GND 发生短路，无论 EN 引脚为何电位，当检测出LED 电流超过 1.5A 的界限之后，LED 电流将被关断。另外，EN1=EN2=1 的状态下，如果【低】+【高】
电流超过 1.5A，LED 电流同样会被关断。
VO 引脚短路保护运作中当 VO 引脚电压低至 0.7V 时，本品将关闭 VO 和 LED 输出，并维持 VIN 和 VO 通过高阻
PMOS 开关相连的状态（待机状态）。当短路解除，VO 电压高于 0.7V 时，VO，LED 恢复输出，开始运作。当 2x 模式运作中检测到 VO 短路时，不需 EN1=EN2=0，本品自动切换到待机状态。
Fail-Safe 功能Fail-Safe 功能是指，当【低 + 高】电流状态（EN1=EN2=1）维持一定时间以后，强制关闭 LED 输出的功能。当 EN1=EN2=1 的状态解除时，LED 电流的强制关闭也随之解除。LED 电流强制关闭发生的时刻由外接电阻 Rfs 进行设定（可从 0.2 秒，0.5 秒和 1 秒里选择）。如果不使用此功能，请将
FS 引脚连接至 VIN 引脚，或者将 FS 引脚开路。

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http://www.elm-tech.com■电特性项目输入电压范围静态消费电流 1静态消费电流 2待机电流
LED 电流

记号
Vin
Iqs1
Iqs2
Isd

没有特别指出时 ,Vin=3.6V, Cin=C1=2.2μF, Co=4.7μF, Ta=25℃
条件
最小值 典型值 最大值 单位
2.64.4V
1x 模式、Iled=0mA
300
550μA
2x 模式、Iled=0mA
916mA
EN1=EN2=0V
0. １
1.0μA

LED 电流比 1(Iled/Iset1/2)

Iled1

Vin=3.8V, Iled=200mA, Vf=3.3V

LED 电流比 2(Iled/Iset1/2)

Iled2

Vin=3.3 ～ 4.4V,
Iled=200 ～ 800mA

Iled 阈值压降电压 1

Vled1(Min.)
Vled2(Min.)
Td1
Td2

typ.×0.96
typ.×
0.903250typ.×mA/mA
1.04
typ.×mA/mA
1.10

125225mV

80100120mV

EN1=High, EN2=Low
EN1=Low or High, EN2=High
EN 引脚 ON 到 LED 电流开始流动LED(on)为止Iled Vin=3.3V, EN1=EN2=High,(Max.) Iled=1A（设定）,VF=4.6V
TIled1 Iled=0mA → 200mA
TIled2 Iled=200mA → 700mA
Iled
Iled=700mA（设定）(soft)

100
1150
22003msms

50

130

250μs

250

350

450mA

电荷泵软升压时间
1x 模式输出电压Tsoft Iled=700mA, Vo=3.7V → 5.2V
Vo(x1) Iled=0mA

75150
Vin300μs
V2x 模式输出电压Vo(x2) Iled=0mA

1x 模式输出阻抗2x 模式输出阻抗振荡频率EN1, EN2 引脚输出开启电压输出关闭电压EN 引脚偏置电流ISET1, ISET2 引脚标准电压ISET 引脚设定电流Ro(x1) Vin=3.4V
Ro(x2) (2Vin-Vo)/Io, Vin=3.2V, Vo=5.1VFosc

Iled 阈值压降电压 2模式切换延迟时间 1模式切换延迟时间 2LED 电流开启时间
电流输出能力LED 电流安定时间 1
LED 电流安定时间 2软升压时 LED 电流

模式切换阈值电压，Iled=300mA

3250

模式切换阈值电压 , Iled=150mA

Iset=50μA, 各引脚
各引脚mA
4060

typ.×
0.95

Vc(ON) Vin=2.9 ～ 4.4V, 各引脚
Vc(OFF) Vin=2.9 ～ 4.4V, 各引脚
Ic(ON) Ven=3.6V, 各引脚
VrefIset

900

0.72

5.50.251.70
0.90

μs
μs

typ.×
1.05
0.37
2.55
1.08

Ω
ΩMHz

0.45
50

VV
μA

1.238
310

V
μA

0.95
20
1.202

1.220

V

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项目短路保护电路ISET 引脚短路时 Iled 上限
VO 引脚短路保护启动电压VO 引脚短路电流过热保护电路过热保护功能启动温度
Fail-Safe 电路记号

条件

最小值 典型值 最大值 单位Iled(short)

ISET1, 2 引脚，短路保护时 LED
电流关闭，Vin=3.9V，
Vled=1.0V，2x 模式运作Fail-Safe 时间 1
Fail-Safe 时间 2
Fail-Safe 时间 3
Fail-Safe 引脚电流FS 引脚阈值电压 1FS 引脚阈值电压 2FS 引脚阈值电压 3AVo(short)
Ishort

Vin=3.6V

30mA

OHP过热保护时 LED 电流关闭150℃

短路保护时 LED 电流关闭0.45

Tfs(range) ＊ FS-VIN 引脚短路，或者 FS引脚开路时，Fail-Safe 功能
Tfs1
Tfs2
失效
Tfs3
Ifs
Vfs1
Vfs2
Vfs3

Fail-Safe 设定范围

1.5

项目EN 引脚逻辑与 LED 电流EN 引脚逻辑待机（输出 OFF）
Low 电流High 电流
Low+High 电流

0.60

0.2
0.8
0.16
0.4
10
0.12
0.405
1.08

1.0
0.20
0.5
15
0.15
0.450
1.22

0.95

V

1.0s

1.2
0.24
0.620
0.18
0.495
1.36sss
μAVVV条件EN10101EN20011＊ EN1，EN2 引脚在 IC 内部被下拉到地电位，所以开路时本品处于待机状态

■封装印字说明
·QFN16-4x4 封装 : ELM901FAA

印字
ELM901FAA
abc(000～999)·QFN16-3x3 封装 : ELM901FBA

表示内容
产品型号

印字
ELM901FBA
abc(000～999)

生产组装批号表示内容
产品型号
生产组装批号

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http://www.elm-tech.com■标准特性曲线图
EFFICIENCY-Vin
ILED=200mA

400mA

600mA

80

Dropout Voltage (V)EFFICIENCY (%)

90706050

Dropout Voltage-Iled0.5

LED = LUMILEDS LXHL-LW3C100800mA

4030
200.4

0.30.20.1

1002.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4

Iled-Rset

Iled (mA)

900

900

800

800

700

700

600
500
400

200

100

100

00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Rset (k�)

100mA

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

2x Mode Output Resistance - Top

1x Mode Output Resistance - Top

Vin=3.2V, Vo=4.8V

2.5
Vin=3.3V

0.2

0.15

Vin=3.6V
Vin=3.9V

0.10.05
0-40200mA

Vled (V)2x Mode Output Resistance (�)1x Mode Output Resistance (�)0.25400mA

4002000600mA

500

300

-2002040Top (�)

60

1000

Iled=800mA

600

300

800

Iled-Vled

1000

Iled (mA)

Iled (mA)

1000

600

400200Vin (V)

21.5

10.50-4080-2002040

Top (�)60

80

Rev.1.0
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Isd-Vin

0.1

920
Top=85�

Frequency (kHz)Isd (�A)

0.08
0.06
0.04

Top=25�

0.02

Vref-Top

Iled/Iset Ratio-Top

3280

Iled/Iset Ratio

Vref (V)1.21326032403220-2002040Top (�)

60

3200
-4080

EN Pin Input Current-Top

0.9

EN Thereshold Voltage (V)EN Pin Input Current (uA)

Top= -40�

3300

1.22

25

20

1510-40860

Vin (V)1.2330880

820
2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4

Vin (V)

1.24

Top=85�
Top=25�

900

840

Top=��40�

02.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4

1.2-40Frequency - Vin

940-2002040Top (�)6002040Top (�)6080

EN Threshold Voltage-Top

0.8

0.70.60.5-4080-20-2002040

Top (�)6080

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Iled Start Response

Iled/Iset Ratio-Iled3350

Vin=3.6V, Iled=0mA�200mA

300

200
Top=85�

Iled (mA)

3250

Top=25�0

V(EN1) : 0V � 3.6V

Top= -40�

3200

3150

1000200

400

Iled (mA)

600

800

040

Iled

0Vo

Vo, V(EN2)(2V/Div)

240

Time (us)

320

400

Vin=3.6V, Iled=800mA

Iled (mA)

Iled (mA)

Vin=3.6V, Iled=200mA�800mA

400

160

Iled, Vo Ripple Voltage

1x to 2x Mode Switch Response
80080

Iled A/C Coulpled

200-20-40

200

Vo A/C Coulpled

V(EN2) : 0V � 3.6V

1000-100

00.8

1.6

2.4

Time (ms)

3.2

40246Time (us)8Vo (mV)

Iled/Iset Ratio

3300-20010Rev.1.0
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