FT870單電源3-18W的LED日光燈恒流驅(qū)動(dòng)方案介紹

1、單電源3W-18W LED日光燈恒流驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)計(jì)總體設(shè)計(jì)FT870B是一款PWM控制型的高效的恒流型 LED驅(qū)動(dòng)IC,能在15500V的輸 入電壓下正常工作， 固定25K的工作頻率，最大能驅(qū)動(dòng)1A的輸出電流，恒流精度 達(dá)到土 5% ,并且支持PWM調(diào)光功能。目前廣泛推廣到市場(chǎng)上的成熟方案有：（單電源，全電壓范圍輸入AC90265V3W-18W LED日光燈恒流驅(qū)動(dòng)方案，功率因 素大于0.85以上，效率大于 0.85以上，Mosfe的溫度大概在四十度左右，隨著輸入電壓范圍的改變，輸入功率范圍波動(dòng)較小?，F(xiàn)在以下15W的應(yīng)用來(lái)舉例說(shuō)明：15W應(yīng)用電路圖及基本原理：F1基本工作原理為：當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)

2、，主電流回路為AC IN F1 B1 LED-L1 Q1 R4 L2 B1 AC IN ，此時(shí) AC 給 LED 供電，并使 電感L1存儲(chǔ)能量；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，主電流回路為L(zhǎng)1 D4 LED L,1此時(shí)電感L1釋放能量，保持 LED的輸出。由于開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，流過(guò) LED的電流同時(shí)也流過(guò) R4 , 所以通過(guò)檢測(cè) R4上的電壓來(lái)檢測(cè)流過(guò) LED的電流，從而達(dá)到恒流的目的。電路中，C2 , C3 , D1 , D2 , D3為PFC校正電路，主要提高輸入的功率因數(shù)。L2 , D5 , C7構(gòu)成輔助供電回路，從而關(guān)斷HV腳的供電，減小損耗，提高效率。二、元器件參數(shù)選擇輸出LED規(guī)格為3.2V,20mA

3、,共240顆連接方式為8個(gè)LED串聯(lián)為一路，共30路外圍應(yīng)用參數(shù)如下：Vmax,ac =265V , Vmin,ac =90V , f=50HZ（交流輸入頻率）V o,max =25.6V , Io,max =498mAP o,max = V o,max X o,max =12.75W地址：深圳市寶安區(qū)前進(jìn)一路泰華大廈1-9DRoom 1-9D,Taihua Building, Qianjin Road, Bao' an District ,Shenzhen.電話： 0755-2674267627821553傳真：址： MSN:semic on ducto

4、r_marketi ngCAVORASHENZHENCAVORACHNO地址：深圳市寶安區(qū)前進(jìn)一路泰華大廈1-9DRoom 1-9D,Taihua Building, Qianjin Road, Bao' an District ,Shenzhen.電話： 0755-2674267627821553傳真：址： MSN:semic on ductor_marketi ng地址：深圳市寶安區(qū)前進(jìn)一路泰華大廈1-9DRoom 1-9D,Taihua Building, Qianjin Road, Bao' an District ,Shenzhen.電話

5、： 0755-2674267627821553傳真：址： MSN:semic on ductor_marketi ngn =85%,PF=0.85 , fu=25khz（芯片工作頻率）Pin,max = P o,max / n =15W1. 保險(xiǎn)管F1(1)額定電壓 V rating額定電壓V rating需要大于V max,ac，即大于265V。額定電流Irating由于 Vh XI in XPF Xn = Po，所以FOIinVin XPF Xn地址：深圳市寶安區(qū)前進(jìn)一路泰華大廈1-9DRoom 1-9D,Taihua Building, Qianjin Ro

6、ad, Bao' an District ,Shenzhen.電話： 0755-2674267627821553傳真：址： MSN:semic on ductor_marketi ng地址：深圳市寶安區(qū)前進(jìn)一路泰華大廈1-9DRoom 1-9D,Taihua Building, Qianjin Road, Bao' an District ,Shenzhen.電話： 0755-2674267627821553傳真：址： MSN:semic on ductor_marketi ng選擇保險(xiǎn)管額定電流時(shí)要保留0.5的系數(shù)，

7、所以保險(xiǎn)管的額定電流SJgJmin,：XF Xn = 0.392A|2t要大熔化熱能值I2t與浪涌電流產(chǎn)生的能量有關(guān)。表征當(dāng)大電流流過(guò)保險(xiǎn)管時(shí)，保險(xiǎn)管熔斷的特性。 于浪涌電流產(chǎn)生的能量，使啟動(dòng)的時(shí)候不會(huì)錯(cuò)誤地把保險(xiǎn)管熔斷。 額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。 使用壽命實(shí)際工作電流大于Irating或者實(shí)際工作溫度超出額定溫度范圍，F(xiàn)1的壽命將會(huì)明顯縮短。 所以選擇Vrating大于265V , Irating大于0.392A的保險(xiǎn)管。2. 安規(guī)電容C1(1)額定電壓Vrating額定電壓Vrating需要大于輸入交流電壓 Vmaxac，即額定電壓大于265V。電容容值C一般取 0.1U

8、F。電容類型選擇安規(guī)電容。(4) 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)一般選擇 X2，即耐壓小于或等于 2.5KV。(5) 額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。所以選擇0.1UF/275VAC絕緣等級(jí)為X2的安規(guī)電容，主要抑制差模干擾。3. 整流橋B1(1)整流橋承受的最大反向耐壓VrrmVrrm =1.5 Xl 2V max, ac = 562V額定電流Irating整流橋的額定電流與保險(xiǎn)管的額定電流相同，選擇大于0.392A的額定電流即可。(3) 整流橋正向?qū)▔航?V與效率有關(guān)。Vf越小，消耗的導(dǎo)通功耗就越小，效率越高。(4) 額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。所以選擇VRRM大于562V，I

9、rating大于0.392A，V盡量小的整流橋。4. 二極管 D1，D2，D3(1)最大反向耐壓VrrmVRRM = 1 -2 X(0.5 X 2 Wmax,ac) = 225V額定電流 bating由于開機(jī)時(shí)導(dǎo)通電流都要留過(guò)D2，所以二極管的額定電流與保險(xiǎn)管一樣，選擇大于0.392A的額定電流。反向恢復(fù)時(shí)間trr由于輸入電壓是 低頻，所以trr的大小對(duì)電路沒(méi)什么影響，可以不 考慮。(4) 額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。 所以選擇Vrrm大于225V , Irating大于0.392A的二極管。5. 電解電容C2 , C3(1)電容耐壓Vdss電容的耐壓與二極管 D1 , D3的反

10、向耐壓相同，也是大于225V ;電容容量C選擇合適的電容，使電容在 充放電的過(guò) 程中能夠保證后級(jí)電路所需要的能量。要保 證系 統(tǒng)的正常工作，電容上的最小電壓應(yīng) 該為最大輸出電壓的 兩倍以上，所以整流 后最小直流電壓：Vmin, dc = 2 XVomax = 51.2V輸入電容應(yīng)能 夠保證在最小的輸入電壓下，為 后級(jí)電路提供 足夠的能量，所以電容C>2Vo,max XIo2max=52uFVmin,ac - 2Vmin,dc ) Xn X2 f1 一由于上面的計(jì)算取的放電時(shí) 間為(其中f為輸入交流電壓的頻率)，實(shí)際放電時(shí) 間并沒(méi)4f有這么長(zhǎng)，所以電容的容值可以取小 些，實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)47UF

11、/250V的電容即可 滿足要求。 電容類型由于用到的電容容量較大，一般使用鋁電解電容。等效串聯(lián)阻抗ESRESR越小，損耗越小。(5) 額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。體積實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到 體積的限制，而電解電容體積較大，所以要 注意體積是否能滿足要求。 (7)使用壽命由于一般LED使用的壽命 比電解電容的壽命 長(zhǎng)，所以盡量選擇壽命 長(zhǎng)的電解電容。所以選擇耐壓大于或等于 250V,電容值大于或等于47uF，低ESR值，壽命長(zhǎng)的電解 電容。6. 高壓?jiǎn)?dòng)限流電阻R5為了防止啟動(dòng)時(shí)大電流 沖擊燒壞HV腳，建議R5取封裝為0805的22K的貼片電阻。7. 濾波電容C4，C5，C8C4，C5，

12、C8主要起高頻濾波作用，建議選擇封裝為0805的1nF的貼片電容。8濾波電容C6C6主要起濾除尖峰和諧 波補(bǔ)償作用，建議選擇封裝為0805的100pF的貼片電容。9. 穩(wěn)壓二極管D6防止VCC電壓過(guò)高燒壞芯片，建議D6取0.5W，12V的穩(wěn)壓管。10. 電解電容C7(1)電容耐壓Vdss由于有12V的穩(wěn)壓管D6，所以電容耐壓大于或等于16V即可。電容容量C定量計(jì)算比較困難，實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)電容容量取4.7uF可以滿足要求。電容類型由于用到的電容量較大，一般使用鋁電解電容。等效串聯(lián)阻抗ESRESR越小，損耗越小。(5)額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出額定溫度范圍。體積由于電容C7的容量小耐壓 低，所以體積

13、基本可以不 考慮。(7)使用壽命由于一般LED使用的壽命 比電解電容的壽命 長(zhǎng)，所以盡量選擇壽命 長(zhǎng)的電解電容。所以選擇耐壓大于或等于 16V，電容值大于或等于4.7uF，壽命長(zhǎng)的電解電容。11. 電感L1(1)電感量L1當(dāng)電路工作在電流連 續(xù)模式和電流非連續(xù)模式之間的臨界模式時(shí)，？丨=2l°,max，此時(shí)CAVORASHENZHENCAVORACHNO電感可以按照下面的公式計(jì)算：Vo,maxLiVo,max X(1 - 一)- 2V max, ac=0.96mH2I o,max Xfu這是臨界模式時(shí)的電感取值，為保 證電路工作在電流連 續(xù)模式，電感取值要大于上 面計(jì) 算得到的值，電

14、感取值越大輸出電流的 紋波越小。電感飽和電流IlVo,maxVo,max X(1 -)7 2Vmax,ac+ I o =X10+ I o2 L1 XfuL1由上式可以 看出電感量越大，電感的 飽和電流越小。 電感線徑R2 L以截面積imm的銅線過(guò)5A電流計(jì)算，則電感線的截面積為-，所以電感的線徑為Il電感體積受到空間的限制，在保 證電感量和電感飽和電流的情況下，電感體積越小越好，如果一 個(gè)電感 體積太大，可以考慮用2個(gè)電感串聯(lián)。 所以選擇電感量大于 0.96mH，并且飽和電流大于II的電感。12. 續(xù)流二極管D4(1)最大反向耐壓Vrrm當(dāng)mos管導(dǎo)通時(shí)，二極管 D4承受的反向耐壓為VRRM

15、= 1 - 5 X 2Vmax,ac = 562V所以選取反向耐壓為600V。額定電流 Iratingmos管關(guān)斷后，D4給電感L1提供續(xù)流回路，所以通過(guò) D4的電流不會(huì)超過(guò)電感 L1飽和電 流II。反向恢復(fù)時(shí)間trr由于電路工作的頻率較高，所以需要反向 恢復(fù)時(shí)間小的超快恢復(fù)肖特基，以防止誤觸發(fā)，建議選用trr小于或等于75ns的超快恢復(fù)肖特基。(4)正向?qū)▔航礦f正向?qū)▔航礦F越小，效率越高，盡可能選擇正向?qū)▔航敌〉某旎謴?fù)肖特基。所以選擇反向耐壓為600V，額定電流為1A，反向恢復(fù)時(shí)間小于或等于75ns的超快恢復(fù)肖特基。13. 輸出電容C9輸出電容的作用是減小 LED電流的波動(dòng)，越大

16、越 好，但由于體積的限制，建議選擇容值 為0.47uF到1uF之間耐壓400V為的CBB電容。14. mos 管 Q1(1) mos 管耐壓 Vdssmos管的最大耐壓為交流整流 后的電壓最大值，留50%的裕量，選取耐壓值為Vdss = 1-5 X、2Vmax,ac = 562V ; mos管的額定電流Ifet流過(guò)mos管的電流取 決于最大占空比，本系統(tǒng)最大占空比為50%，所以留過(guò)mos管的額定電流為I FET = I o, max X 0.5 = 0.352 Amos管的額定電流為工作電流 3倍時(shí)，損耗較小，所以選取 mos管的額定電流Ifet > 1A。 mos管開啟電壓Vth要保證

17、Vth小于芯片的驅(qū)動(dòng)電壓，即Vth<11V，由于一般高壓 mos管的Vth為35V，所以這個(gè)參數(shù)不需要過(guò)多考慮。mos管導(dǎo)通電阻Rdsonmos管的導(dǎo)通電 阻Rdson越小，mos管的損耗就越小。(5)額定溫度實(shí)際工作溫度不能超出其額定溫度的范圍。所以選擇耐壓為600V，額定電流大于或等于1A , Rdson較小的mos管。15. CS 取樣電阻 R4 , R7 , R8R4 , R7 , R8的阻值設(shè)R7 , R8串聯(lián)后再與R4并聯(lián)的電阻為Rcs，輸出的電流波動(dòng)范圍為 0.3 ,0.250.3 八,貝V := (+ 1) X o,maxRcs 20.217所以：Rcs = -= 0.44?1 o,max選取合適的R4 , R7和R8 ,保證調(diào)節(jié)R8可以得到需要的輸出電流I。，且無(wú)論怎樣 調(diào)節(jié)R8 , *都不會(huì)太大以至于損壞期間。(2) 電阻類型2Rcs上承受的功率為 P = Io XRcs =0.11W，所以R4 , R7采用0805封裝的貼片電阻， 為了調(diào)節(jié)R8時(shí)輸出電流不會(huì)變化 太快，所以選擇R8為精密可調(diào)電阻。i*Acavora16. 續(xù)流電感L2和續(xù)流二極管D5加L2和D5的主要目的是為 了給芯片VCC供電，從而關(guān)斷芯片 HV腳的供電，減小損耗。 工作原理為：當(dāng)mos管導(dǎo)通時(shí)，電感L2儲(chǔ)能，電容C7給芯片供電，當(dāng)mos管關(guān)斷時(shí)，L2 給芯片VCC供