旭凌睿TC6831S(非隔離降壓型LED恒流驅(qū)動(dòng)IC).doc

深圳市旭凌?？萍加邢薰?XUCAI TECHNOLOGY(HK)CO.,LTD TC6831S 非隔離降壓型LED恒流驅(qū)動(dòng)IC概述TC6831S是一款高精度降壓型 LED 恒流驅(qū)動(dòng)芯片。芯片工作在電感電流臨界連續(xù)模式，適用于85Vac265Vac 全范圍輸入電壓的非隔離降壓型LED 恒流電源。TC6831S芯片內(nèi)部集成 500V 功率開關(guān)，采用專利的驅(qū)動(dòng)和電流檢測(cè)方式，芯片的工作電流極低，無需輔助繞組檢測(cè)和供電，只需要很少的外圍元件，即可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的恒流特性，極大的節(jié)約了系統(tǒng)成本和體積。TC6831S芯片內(nèi)帶有高精度的電流采樣電路，同時(shí)采用了專利的恒流控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度的 LED恒流輸出和優(yōu)異的線電壓調(diào)整率。芯片工作在電感電流臨界模式，輸出電流不隨電感量和 LED 工作電壓的變化而變化，實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的負(fù)載調(diào)整率。TC6831S具有多重保護(hù)功能，包括 LED 開路/短路保護(hù)，CS 電阻短路保護(hù)，欠壓保護(hù)，芯片溫度過熱調(diào)節(jié)等。特點(diǎn) 第 10 頁 共 10 頁 電感電流臨界連續(xù)模式 內(nèi)部集成 500V 功率管 無需輔助繞組檢測(cè)和供電 芯片超低工作電流 寬輸入電壓 5% LED 輸出電流精度 LED 開路保護(hù) LED 短路保護(hù) CS 電阻短路保護(hù) 芯片供電欠壓保護(hù) 過熱調(diào)節(jié)功能 封裝形式：SOP-8產(chǎn)品應(yīng)用 LED蠟燭燈 LED球泡燈 其它LED照明引腳示意圖及說明SOP-8序號(hào)名稱說明1GND芯片地2ROVP開路保護(hù)電壓調(diào)節(jié)端，接電阻到地3NC懸空腳4VCC芯片內(nèi)部供電電壓端口5,6DRAIN功率開關(guān)管漏端輸入7,8CS原邊峰值電流檢測(cè)端口典型應(yīng)用電路極限參數(shù)（注1）符號(hào)參數(shù)范圍單位ICC_MAXVCC最大電源電流5mADRAIN內(nèi)部高壓功率管漏極到源極峰值電壓-0.3500VCS電流采樣端-0.36VROVP開路保護(hù)電壓調(diào)節(jié)端-0.36VPDMAX功耗（注2）0.45WJAPN結(jié)到環(huán)境的熱阻145/WTJ工作結(jié)溫范圍-40150TSTG儲(chǔ)存溫度范圍-55150注 1：最大極限值是指超出該工作范圍，芯片有可能損壞。推薦工作范圍是指在該范圍內(nèi)，器件功能正常，但并不完全保證滿足個(gè)別性能指標(biāo)。電氣參數(shù)定義了器件在工作范圍內(nèi)并且在保證特定性能指標(biāo)的測(cè)試條件下的直流和交流電參數(shù)規(guī)范。對(duì)于未給定上下限值的參數(shù)，該規(guī)范不予保證其精度，但其典型值合理反映了器件性能。注 2：溫度升高最大功耗一定會(huì)減小，這也是由 TJMAX，JA和環(huán)境溫度TA所決定的。最大允許功耗為 PDMAX= (TJMAXTA)/ JA或是極限范圍給出的數(shù)字中比較低的那個(gè)值。推薦工作范圍符號(hào)參數(shù)范圍單位ILED輸出LED電流VOUT=72V（輸入電壓176V265V）130mAVLED min最小負(fù)載LED電壓15V電氣參數(shù)（注3、4）（除非特殊說明，下例條件均為TA=25，VCC=15V）符號(hào)描述條件最小值典型值最大值單位電源電壓VCC_CLAMPVCC鉗位電壓1mA16.8VVCC_ONVCC啟動(dòng)電壓VCC上升13.8VVCC_UVLOVCC欠壓保護(hù)閾值VCC下降9VISTVCC啟動(dòng)電流VCC=VCC-ON1V120180uATOPVCC工作電流FOP=70KHz100150uAVCS_TH電流檢測(cè)閾值388400412mVVCS_SHORT短路時(shí)電流檢測(cè)閾值輸出短路200mVTLEB前沿消隱時(shí)間350nsTDELAY芯片關(guān)斷延遲200nsTOFF_MIN最小退磁時(shí)間4.5usTOFF_MAX最大退磁時(shí)間240usTON_MAX最大開通時(shí)間40usVROVPROVP引腳電壓0.5VRDS_ON功率管導(dǎo)通阻抗VGS=15V/IDS=0.4A14BVDSS功率管擊穿電壓VGS=0V/IDS=250uA500VIDSS功率管漏電流VGS=0V/VDS=500V1uATREG過熱調(diào)節(jié)溫度150注 3：典型參數(shù)值為 25C 下測(cè)得的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。注 4：規(guī)格書的最小、最大規(guī)范范圍由測(cè)試保證，典型值由設(shè)計(jì)、測(cè)試或統(tǒng)計(jì)分析保證。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖應(yīng)用信息TC6831S是一款專用于 LED 照明的恒流驅(qū)動(dòng)芯片，應(yīng)用于非隔離降壓型 LED 驅(qū)動(dòng)電源。采用專利的恒流架構(gòu)和控制方法，芯片內(nèi)部集成 500V 功率開關(guān)，只需要極少的外圍組件就可以達(dá)到優(yōu)異的恒流特性。而且無需輔助繞組供電和檢測(cè)，系統(tǒng)成本極低。啟動(dòng) 系統(tǒng)上電后，母線電壓通過啟動(dòng)電阻對(duì) VCC 電容充電，當(dāng) VCC 電壓達(dá)到芯片開啟閾值時(shí)，芯片內(nèi)部控制電路開始工作。 TC6831S內(nèi)置 17V 穩(wěn)壓管，用于鉗位 VCC 電壓。芯片正常工作時(shí)，需要的 VCC 電流極低，所以無需輔助繞組供電。恒流控制，輸出電流設(shè)置芯片逐周期檢測(cè)電感的峰值電流，CS 端連接到內(nèi)部的峰值電流比較器的輸入端，與內(nèi)部 400mV 閾值電壓進(jìn)行比較， 當(dāng) CS 電壓達(dá)到內(nèi)部檢測(cè)閾值時(shí)，功率管關(guān)斷。電感峰值電流的計(jì)算公式為：其中，RCS 為電流采樣電阻阻值。CS 比較器的輸出還包括一個(gè) 350ns 前沿消隱時(shí)間。LED 輸出電流計(jì)算公式為：其中， IPK 是電感的峰值電流。儲(chǔ)能電感TC6831S工作在電感電流臨界模式， 當(dāng)功率管導(dǎo)通時(shí)，流過儲(chǔ)能電感的電流從零開始上升，導(dǎo)通時(shí)間為：其中，L 是電感量；IPK 是電感電流的峰值；VIN 是經(jīng)整流后的母線電壓；VLED 是輸出 LED 上的電壓。當(dāng)功率管關(guān)斷時(shí)，流過儲(chǔ)能電感的電流從峰值開始往下降，當(dāng)電感電流下降到零時(shí)，芯片內(nèi)部邏輯再次將功率管開通。功率管的關(guān)斷時(shí)間為：儲(chǔ)能電感的計(jì)算公式為：其中，f 為系統(tǒng)工作頻率。TC6831S的系統(tǒng)工作頻率和輸入電壓成正比關(guān)系，設(shè)置 TC6831S系統(tǒng)工作頻率時(shí)，選擇在輸入電壓最低時(shí)設(shè)置系統(tǒng)的最低工作頻率，而當(dāng)輸入電壓最高時(shí)，系統(tǒng)的工作頻率也最高。TC6831S設(shè)置了系統(tǒng)的最小退磁時(shí)間和最大退磁時(shí)間，分別為 4.5us 和 240us。由 tOFF 的計(jì)算公式可知，如果電感量很小時(shí)，tOFF 很可能會(huì)小于芯片的最小退磁時(shí)間，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入電感電流斷續(xù)模式， LED 輸出電流會(huì)背離設(shè)計(jì)值；而當(dāng)電感量很大時(shí)，tOFF 又可能會(huì)超出芯片的最大退磁時(shí)間，這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入電感電流連續(xù)模式，輸出 LED 電流同樣也會(huì)背離設(shè)計(jì)值。所以選擇合適的電感值很重要。過壓保護(hù)電阻設(shè)置開路保護(hù)電壓可以通過 ROVP 引腳電阻來設(shè)置，ROVP 引腳電壓為 0.5V。當(dāng) LED 開路時(shí)，輸出電壓逐漸上升，退磁時(shí)間變短。因此可以根據(jù)需要設(shè)定的開路保護(hù)電壓，來計(jì)算退磁時(shí)間 Tovp。其中，Vcs 是 CS 關(guān)斷閾值（400mV）Vovp 是需要設(shè)定的過壓保護(hù)點(diǎn)然后根據(jù) Tovp 時(shí)間來計(jì)算 Rovp 的電阻值，公式如下：Rovp15*Tovp*106（kohm）保護(hù)功能TC6831S內(nèi)置多種保護(hù)功能，包括 LED 開路/短路保護(hù)，CS 電阻短路保護(hù)，VCC 欠壓保護(hù)，芯片溫度過熱調(diào)節(jié)等。當(dāng)輸出 LED 開路時(shí)，系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)過壓保護(hù)邏輯并停止開關(guān)工作。當(dāng) LED 短路時(shí)，系統(tǒng)工作在 5KHz 低頻， CS 關(guān)斷閾值降低到 200mV，所以功耗很低。當(dāng)有些異常的情況發(fā)生時(shí)，比如 CS 采樣電阻短路或者變壓器飽和，芯片內(nèi)部的快速探測(cè)電路會(huì)觸發(fā)保護(hù)邏輯，系統(tǒng)馬上停止開關(guān)工作。系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)后，VCC 電壓開始下降；當(dāng) VCC 到達(dá)欠壓保護(hù)閾值時(shí)，系統(tǒng)將重啟。同時(shí)系統(tǒng)不斷的檢測(cè)負(fù)載狀態(tài)，如果故障解除，系統(tǒng)會(huì)重新開始正常工作。過溫調(diào)節(jié)功能TC6831S具有過熱調(diào)節(jié)功能，在驅(qū)動(dòng)電源過熱時(shí)逐漸減小輸出電流，從而控制輸出功率和溫升，使電源溫度保持在設(shè)定值，以提高系統(tǒng)的可靠性。芯片內(nèi)部設(shè)定過熱調(diào)節(jié)溫度點(diǎn)為 150。PCB 設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì) TC6831SPCB 時(shí)，需要遵循以下指南：旁路電容VCC 的旁路電容需要緊靠芯片 VCC 和 GND 引腳。ROVP 電阻開路保護(hù)電壓設(shè)置電阻需要盡量靠近芯片 ROVP 引腳。地線電流采樣電阻的功率地線盡可能短，且要和芯片的地線及其它小信號(hào)的地線分頭接到母線電容的地端。功率環(huán)路的面積減小功率環(huán)路的面積，如功率電感、功率管、母線電容的環(huán)路面積，以及功率電感、 續(xù)流二極管、輸出電容的環(huán)路面積，以減小 EMI 輻射。NC 引腳NC 引腳內(nèi)部無連接，建議將其接到芯片地(Pin1),加強(qiáng) ROVP Pin 抗干擾能力。DRAIN 引腳增加 DRAIN 引腳的鋪銅面積以提高芯片散熱。應(yīng)用方案 PCB圖 背面 正面 BOM表序號(hào)元件名稱型號(hào)&規(guī)格單位用量位置1印制板16x28mmPCS12貼片電阻330K 1206 5%PCS1R13貼片電阻330K 1206 5%PCS1R24貼片電阻3.0 0805 2%PCS1R35貼片電阻3.3 0805 2%PCS1R46貼片電阻120K 0805 5%PCS1R57貼片電阻150K 0805 5%PCS1R68貼片電阻200K 1206 5%PCS1R79整流橋MB6S SOP-4PCS1DB110鎮(zhèn)流二極管ES1J DO-214PCS1D111電解電容4.7uF/400V 8*12 20%PCS1C112貼片電容2.2uF/50V 0805 20%PCS1C213電解電容2.2uF/100V 5*11 20%PCS1C314電感EE10立式PCS1T115ICTC6831S-SOP-8PCS1IC116電子線紅PCS3AC、V+17電子線黑PCS1V- 變壓器規(guī)格1、 結(jié)構(gòu)圖骨架類型PIN數(shù)目腳距排距備注EE10立式4+42.5mm8.0mmAe=12.1 mm 2、 原理圖3、 繞制要求繞組繞制要求匝數(shù)線徑*根數(shù)N1初級(jí)從Pin4起到Pin5收、密繞3