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非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源的12個(gè)調(diào)試對(duì)策
發(fā)布者:bosheng 日期:2016-01-15
PN831X系列LED驅(qū)動(dòng)電源采用BUCK電路架構(gòu),工作在臨界導(dǎo)通模式;采用了快速DMOS自供電的專利技術(shù)可節(jié)省高壓?jiǎn)?dòng)電阻,提供3-50W LED驅(qū)動(dòng)電源解決方案。
我們精心總結(jié)了工程師們?cè)?a href="http://whcys.cn/goods/789/p2.htm" target="_blank">非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源調(diào)試中遇到的12個(gè)典型問題,給出解決方法!
一、原理圖及芯片特點(diǎn)
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集成專利高壓?jiǎn)?dòng)模塊,無需啟動(dòng)電阻,實(shí)現(xiàn)超低待機(jī)功耗
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集成高雪崩功率MOSFET,CS電阻短路不會(huì)炸機(jī),保護(hù)功能更全面
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采用臨界導(dǎo)通模式,實(shí)現(xiàn)±3% LED恒流精度,0.5%的線電壓補(bǔ)償精度
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高低壓腳分開兩邊,有效規(guī)避因生產(chǎn)工藝導(dǎo)致的打火炸機(jī)
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支持全電壓輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì),可通用全球范圍
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產(chǎn)品系列化,腳位兼容,支持共板設(shè)計(jì),通用性強(qiáng)降低系統(tǒng)開發(fā)成本
二、12個(gè)精選問題及解決對(duì)策
精靈注:常規(guī)的非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源,回閃現(xiàn)象,更大的可能是OVP設(shè)定值太低,或者OVP受干擾,只需要增加OVP值或者OVP下電阻并聯(lián)電容即可。
精靈注:一般FB的下電阻也不宜過大,過大后容易引入干擾。
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)部過流檢查閥值電壓550mV 閾值電壓進(jìn)行比較,CS 電壓達(dá)到內(nèi)部檢測(cè)閾值時(shí),功率管關(guān)斷。
FB的電阻(R2)
非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源R2的電阻值數(shù)必須≤1.2M,建議應(yīng)用設(shè)計(jì)主要標(biāo)配參數(shù)如下:
如果R2電阻用插件,選用1/4W;用貼片,建議用兩顆0805串聯(lián),R3用一顆0805即可;
芯片是自供電拓?fù)洌瑑?nèi)部自供電電路會(huì)有一定發(fā)熱,導(dǎo)致IC的溫度會(huì)偏高,解決辦法是用輸出電壓給芯片供電,從而切斷,減少損耗;加上D6,R6,會(huì)切斷自供電電路,減少芯片發(fā)熱,溫度降低7-10度左右,不加也可正常工作;
24串(80V)的系統(tǒng)一般取值20K-50K 1/4W,設(shè)定VCC電壓在15V左右,VDD電壓在輸入最低電壓,輸出最大負(fù)載時(shí)用萬用表測(cè)量;R6電阻的功率計(jì)算公式。
Rcs的檢測(cè)電阻(R4-R5)
LED驅(qū)動(dòng)電源最大峰值電流為:
輸出的最大電流Io,由以下公式:
其中Vref為CS電流檢測(cè)比較器的基準(zhǔn),Rcs為電流采樣電阻。
確定變壓器的電感量
PN831X芯片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,Lm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;Vo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:
電感量由以下公式:
其中Vin是低輸入電壓;Fsw是工作頻率;Ipk是峰值電流;Vo是輸出電壓。
Fsw為系統(tǒng)工作頻率。PN831X的系統(tǒng)工作頻率和輸入電壓成正比關(guān)系,設(shè)置系統(tǒng)工作頻率時(shí),選擇在LED驅(qū)動(dòng)電源輸入電壓最低時(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。
PN831X系列設(shè)置了系統(tǒng)的最小關(guān)斷時(shí)間和最大關(guān)斷時(shí)間,分別為3.8us 和 150us。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)小于芯片的最小關(guān)斷時(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)超出芯片的最大關(guān)斷時(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。
LED驅(qū)動(dòng)電源頻率越高,芯片溫度越高,最大功率條件下,芯片頻率建議小于80KHz。
輸出開路過壓保護(hù)點(diǎn)
FB端的電壓決定了系統(tǒng)的工作狀態(tài),當(dāng)FB端電壓大于3.3V(典型值) ,PN831X會(huì)自動(dòng)判斷為輸出過壓保護(hù),系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入極為省電的打嗝模式,輸出過壓保護(hù)電壓如下:
VDD供電
PN831X啟動(dòng)后,需要輸出電壓給芯片供電,整流二極管D6需選用快恢復(fù)二極管。
限流電阻R6計(jì)算公式:
其中,D為占空比,I為芯片工作電流,PN8315/6取值1.2mA,PN8317取值1.8mA,15V為VDD供電電壓。
限流電阻R6功率計(jì)算公式:
其中Vo是輸出電壓, Vin是輸入最大直流電壓(264V輸入時(shí)電阻功耗最大),R是供電電阻阻值。
線性補(bǔ)償
FB上拉電阻的阻值會(huì)影響線補(bǔ)償?shù)男Ч? FB上拉電阻R4的計(jì)算公式為:
其中1.2為IC內(nèi)部補(bǔ)償系數(shù),L為電感感量;
當(dāng)LED驅(qū)動(dòng)電源低壓AC輸入時(shí)輸出電流小于高壓AC輸入時(shí)的輸出電流,電阻阻值減小,增大補(bǔ)償電流; 反之亦然;一般電阻阻值范圍在600K-1.2M之間。
過溫調(diào)節(jié)功能
芯片具有過溫調(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℃。
四LED驅(qū)動(dòng)電源PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)
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功率回路盡量短,且與其它回路分開,改善系統(tǒng)EMC;
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芯片NC引腳(空腳)必須懸空不能接觸SW腳及任何電路銅箔;
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采樣回路盡量短,以防止采樣受干擾,提高系統(tǒng)EFT能力;
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VDD電容盡量緊貼芯片供電腳與GND腳,提高系統(tǒng)ESD能力;
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芯片小信號(hào)回路應(yīng)遠(yuǎn)離EMI濾波器的磁性元器件,改善電磁兼容性;
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FB回路的走線應(yīng)盡量短,以避免Trace阻抗引起的調(diào)整率一致性,分壓電阻(R2,R3)必須離IC FB PIN腳近,并且遠(yuǎn)離高壓信號(hào),避免干擾引起輸出不穩(wěn)定;
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如果FBR2電阻用貼片,建議用兩顆0805串聯(lián),R3用一顆0805即可;
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生產(chǎn)工藝上注意防潮處理,如果PCB板上有較多助焊劑殘留物吸水很潮濕,回南天易引起輸出不穩(wěn)定閃燈現(xiàn)象,如需避免生產(chǎn)時(shí)浸防潮油處理。
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