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    FMD FT8901X開關分段調光方案應用介紹

    字體變大  字體變小 發布日期:2014-06-03  瀏覽次數:1027
    核心提示:真正稱得上性價比高的調光方案,當屬開關分段調光;它不用增加任何成本(不需要調光器),用戶操作墻壁上的AC開關,按100%->50%->25%->100% 調光順序進行開關切換,實現開關分段調光功能;用戶如果覺得燈太亮,可直接切換AC開關,降低亮度;完全符合全球綠色環保的發展趨勢。
          近年來,隨著國內外關于白熾燈禁止生產的法規陸續生效,助推LED照明行業市場進一步向前發展,市場份額不斷擴大;特別是從2012年開始至今,全球LED照明燈具總量每年將保持在大約40%的增長。LED照明行業發展可謂前途無可限量。

    自從2013年開始,LED照明行業的部分企業已開始從LED功能性照明開始研發智能化LED控制方案,如有支持WiFi, Zigbee, 2.4G BT等控制方式;這類的方案整體物料成本比較高,目前還沒有完全推廣出來,少部分已開始應用到高端商業照明里。

    除此之外,真正稱得上性價比高的調光方案,當屬開關分段調光;它不用增加任何成本(不需要調光器),用戶操作墻壁上的AC開關,按100%->50%->25%->100% 調光順序進行開關切換,實現開關分段調光功能;用戶如果覺得燈太亮,可直接切換AC開關,降低亮度;完全符合全球綠色環保的發展趨勢。

    下面就是針對輝芒微電子(FMD)的FT8901X系列開關分段調光芯片方案作一個詳細的介紹。通過下面的詳細介紹,相信大家會對FMD FT8901X 的系列開關分段調光芯片方案有比較清楚的了解。

    一. FT8901X的基本功能介紹

    FT8901X 是一款非隔離Buck及具有高功率因素校正功能(APFC)的恒流驅動芯片。

    1. 高PF, 在全電壓輸入范圍,PF>0.9

    2. 45KHz固定頻率控制,加上+/-4%的頻率抖動技術,使系統EMI設計簡單,EMI測試更容易通過。

    3. ON/OFF 分段調光(100%->50%->25%)

    4. 恒流精度在+/-3%以內

    5. 具有LED輸出OVP, SCP, OTP 保護

    6. 外圍元件簡單,BoM Cost低

    7. 輸出采用全閉環電流控制技術,從而可以得到高精度的LED負載電流。

    二. FT8901X的典型應用電路圖

    圖片1

    圖 1. FT8901 (外推MOSFET)

    圖片2

    圖 2. FT8901B (內置MOSFET, SOP-8)

     

     圖片3



    圖 3. FT8901DD (內置MOSFET, DIP-8)

    三. FT890XX 系列產品選型表

    表格

    注1:為了達到良好的調光效果,需要把輸入電壓按不同國家電壓區分來設計。

    注2:為了達到良好的調光效果,最低輸出功率限制在5W(建議最小輸出電壓在30V或以上)。

    另外,FT8900X 非調光方案與FT8901X調光方案完全是Pin to Pin 的產品,如需要調光,只需要在VCC電容上并聯一個300-600K的電阻,PCB 完全可以共用。

    四. FT890X產品功能介紹

    1. PWM控制模式

    FT890xx采用45KHz固定頻率PWM控制模式。為了簡化系統EMI設計,芯片自帶±4%的頻率抖動。最大占空比為90%,最小導通時間即LEB時間為500nS。

    2. 啟動與VCC供電

    FT890xx的啟動電流很低,因此可以使用較大的啟動電阻,以減少啟動電阻的功率損失。輸入AC電壓上電后,通過啟動電阻R1對VCC電容C1進行充電,當充電至開啟電壓(VCC_on)時,芯片開始工作。啟動過程包括兩部分,如圖4所示,TSTC為VCC電容C1的充電時間,而TSTO為輸出建立的時間,通常情況下TSTO遠小于TSTC。

    圖片4

    圖 4. 啟動與VCC供電


    圖片5

    圖 5. OVP 保護

    c). SCP 保護

    FT890xx的輸出短路保護功能實際上是通過VCC欠壓鎖定保護間接實現的。當輸出端短路后,VCC無法通過輔助繞組供電,VCC電壓持續下降。當VCC掉至VCC_off以下時,欠壓保護被觸發,芯片進入保護狀態。

    6. 系統OTP保護

    FT890xx內置了過溫保護功能,當芯片內部溫度超過150攝氏度后,功率MOSFET會立即被關斷,并且停止開關動作,該狀態會被鎖定,直至芯片內部溫度降至130攝氏度,芯片才會恢復正常工作狀態。

    7. 分段調光特性描述

    FT8901/FT8901B/FT8901DD包含三級調光:正常工作時輸出電流為100%,第一次開關動作后,輸出電流變為50%,第二次開關動作后,輸出電流變為25%,第三次開關動作后,輸出電流又變為100%,如此循環。為了獲得更好的調光特性,100%時的輸出功率必須不小于5W。為了更好控制調光時間,FT8901、FT8901B和FT8901DD的應用中需在VCC電容C1旁并聯一個電阻R3,用以控制VCC電容放電時間。R3按如下公式選擇:

    公式

    五. FT8901 輸出80V 200mA 方案應用設計舉例

    電感設計是系統設計中最關鍵的部分。當輸入交流電壓為最小,而輸出功率為最大時,在輸入電壓波峰處電感電流具有最大的峰值。因此,電感的設計必須以上述條件為前提進行設計。下面以80V 0.2A為例介紹設計步驟及對應的Excel應用。

    1. 設定已知參數:

    交流輸入電壓:

    Vin_min=90V;

    輸出:Vo=80V,Io=0.2A;

    系統工作頻率Fs=45KHZ;

    轉換效率η=92%;

    芯片電源電壓VCC=23V;

    紋波系數φ=0.5;

    磁芯截面積:AE =12.5mm2;

    最大磁通密度:Bsat=0.3T;

    將以上參數設定好填入設計表格中的輸入部分。

    參數


    2. 典型應用電路圖

    圖片6

    圖 6. 典型應用電路圖

    六. PCB Layout 注意事項

    PCB layout 在系統設計中扮演著舉足輕重的作用;特別像FT890X系列,帶有源PFC的IC方案,需要著重注意以下PCB Layout 規則。

    a). Comp 腳電容放置要緊靠IC,Comp電容連接到Comp腳一端走線盡可能短;Comp電容另一端需要單獨走線連接至IC Ground Pin,并且走線盡可能短。同時Comp 電容鄰近區域(或電容底部)避免有大電流走線。

    b). CS 取樣電阻一端需單獨走線連接至 IC Ground Pin。

    c). 減小高壓主回路和續流二極管輸出回路面積,以提高抗干擾能力。以D1續流管的負端和MOSFET的S極,以及R4取樣電阻一端作為單點接地端,如下圖所示。

    圖片7

    圖 7. PCB Layout 關鍵走線示意圖

     

     

     
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