2025 Make Blocks第六期阶段1-单路PWM调光LED恒流驱动

内容介绍

好的，下面按照你提供的模板，以 PT4115E 为核心器件，撰写完整的项目报告。

一、任务介绍

单路PWM调光LED恒流驱动

题目要求：

设计一款单路恒流LED驱动模块
输入6-40V，输出1A恒流
支持PWM调光和模拟调光
主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

二、模块介绍

本次我选用的核心芯片是 PT4115E。基于该芯片，我设计了一款单路恒流 LED 驱动模块，其主要用途如下：

模块输入电压：6 V ～ 40 V（PT4115E 支持最高 50 V 输入）
模块输出：约 1 A 恒流，用于驱动串联 LED。
支持调光方式：
- PWM 调光：通过芯片 DIM 引脚输入 PWM 信号控制亮度。
- 模拟调光：通过 DIM 引脚输入直流电压（0.3 V ～ 2.5 V）控制亮度。
模块适合于 LED 灯具、背光系统、工业/车用环境中：
- 宽输入电压适配车载或适配器供电。
- 恒流输出保证 LED 寿命与一致性。
- 双调光方式兼容多种控制场景。
模块结构预留调光接口、输入滤波、恒流采样电阻、电感与肖特基二极管等关键元件。
模块尺寸与布局将按项目需求优化，以利于多种封装或系统集成。

PT4115EE89E芯片DigiKey链接：PT4115 UMW | 集成电路（IC） | DigiKey

模块关键规格摘要

核心芯片：PT4115EE89E（后简写为PT4115E
输入电压范围：6 V ~ 40 V
输出恒流：1 A（单路）
调光方式：PWM + 模拟电压
封装：SOT-89-5（PT4115E 支持）
主要应用场景：LED 驱动模块、背光、指示灯、车载 LED 灯具等

三、原理图和 PCB 模块介绍

原理图

模块采用降压 (Buck) 型恒流驱动结构：PT4115E 集成开关 FET + 高边电流采样，在其 VIN, SW, CSN, DIM 等引脚外围构建电感、二极管、输入电容、采样电阻、调光接口等。

关键电路说明：

VIN：接模块输入电压（6～40V），并靠近放置输入电容。
CSN 引脚：通过采样电阻 RS 连接至 VIN，用于设定输出电流。
SW 引脚：开关节点，连接电感 L，再连接 LED 串并续流二极管至地。
DIM 引脚：调光控制输入端，可接 PWM 或直流电压。
模块外围：输入滤波器、EMI 抑制元件（如 RC／SNUBBER）、布局注意高电流环路最短。

PCB 模块介绍

PCB 采用双层板设计，底层为地平面，增强散热。PT4115E 的散热要靠裸露焊盘或加强铜箔。
输入电容（如 10-22 µF/63V X7R）靠近 VIN 引脚。
电感 L、肖特基二极管 D1、采样电阻 RS 等组成主功率回路，布局紧凑。
DIM 调光接口走模拟净地，与大电流开关节点隔离。
为便于扩展，调光接口、输入端、LED 输出端预留连接器或焊盘。
PCB 上标注关键元件位置、热铜面积设计、过孔数量满足 1 A 级别可靠性。

模块布局与3D 效果

四、模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

项目	指标
核心芯片	PT4115EE89E
输入电压范围	6 V ～ 40 V
输出恒流	1 A（单路）
调光方式	PWM 调光 + 模拟电压调光
输出信号电平	调光信号：PWM 或 0.3-2.5 V 模拟
封装	SOT-89-5（或相当）
尺寸	41 mm*50 mm
应用场景	LED 照明、指示灯、车载 LED 驱动等

管脚定义

以下为模块外部连接引脚说明：

引脚名	外部连接说明
VIN	模块输入正极（6～40 V）
GND	模块输入负极/地
LED+	驱动 LED 串正极
LED–	驱动 LED 串负极（通常至 D1 或至地）
DIM	调光控制输入（PWM 或模拟电压）

五、板上设置及标识

模块板上标识「VIN」「GND」「LED+」「LED–」「DIM」等接口。
输入电压指示 LED（例如 “PWR”）用于显示模块已供电正常工作。
状态指示 LED（例如 “STA”）由用户程序控制，用作调试/状态提示。
若模块不使用软启动电路，可标注“R9 (0Ω) 未安装”或“如需软启动则安装 C6/R_bleed”。
PCB 丝印应注明元件位置、方向、连接极性（如 D1、L1、RS）。
模块外壳或贴纸应注明型号、输入范围、输出电流等级、调光方式说明。

六、eZ-PLM 上新建物料和项目的截图

将本项目上传至 eZ-PLM 系统，方便版本迭代与物料管理。
DigiKey 器件（PT4115EE89E、电容、电阻等）均有货且可正常采购。
eZ-PLM 系统可对 BOM 清单、Gerber 文件、原理图进行归档与追溯。

七、心得体会

通过本项目，我深入理解了恒流 LED 驱动模块的设计要点：从芯片选型、恒流设定、调光接口、电磁兼容（EMC/EMI）、热设计、PCB 布局每一步都必须仔细考量。选择 PT4115EE89E 为核心器件，使输入电压裕量更大（支持最高 50 V），因此在实际应用中更具适配性。调光接口设计使模块既能 PWM 控制也能模拟控制，增加系统灵活性。

在设计过程中遇到的挑战包括：

热管理：1 A 恒流下功率损失、PCB 散热设计、选择低 DCR 电感与肖特基二极管。
EMI 抑制：SW 节点尖峰、布局回路优化、输入滤波与 PCB 走线控制。
调光稳定性：模拟调光下低亮度时色温漂、PWM 调光需避免人眼可见闪烁。
物料选型：PT4115EE89E虽支持高输入，但常用资料多为 PT4115（30 V 版），需明确料号与规格一致。