FT870單電源3-18W的LED日光燈恒流驅動方案介紹

1、單電源3W-18W LED日光燈恒流驅動方案設計計總體設計FT870B是一款PWM控制型的高效的恒流型 LED驅動IC,能在15500V的輸 入電壓下正常工作， 固定25K的工作頻率，最大能驅動1A的輸出電流，恒流精度 達到土 5% ,并且支持PWM調光功能。目前廣泛推廣到市場上的成熟方案有：（單電源，全電壓范圍輸入AC90265V3W-18W LED日光燈恒流驅動方案，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，輸入功率范圍波動較小?，F(xiàn)在以下15W的應用來舉例說明：15W應用電路圖及基本原理：F1基本工作原理為：當開關管導通時

2、，主電流回路為AC IN F1 B1 LED-L1 Q1 R4 L2 B1 AC IN ，此時 AC 給 LED 供電，并使 電感L1存儲能量；當開關管關斷時，主電流回路為L1 D4 LED L,1此時電感L1釋放能量，保持 LED的輸出。由于開關管導通時，流過 LED的電流同時也流過 R4 , 所以通過檢測 R4上的電壓來檢測流過 LED的電流，從而達到恒流的目的。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構成輔助供電回路，從而關斷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LED串聯(lián)為一路，共30路外圍應用參數(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選擇保險管額定電流時要保留0.5的系數(shù)，

7、所以保險管的額定電流SJgJmin,：XF Xn = 0.392A|2t要大熔化熱能值I2t與浪涌電流產生的能量有關。表征當大電流流過保險管時，保險管熔斷的特性。 于浪涌電流產生的能量，使啟動的時候不會錯誤地把保險管熔斷。 額定溫度實際工作溫度不能超出額定溫度范圍。 使用壽命實際工作電流大于Irating或者實際工作溫度超出額定溫度范圍，F(xiàn)1的壽命將會明顯縮短。 所以選擇Vrating大于265V , Irating大于0.392A的保險管。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) 絕緣等級絕緣等級一般選擇 X2，即耐壓小于或等于 2.5KV。(5) 額定溫度實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) 整流橋正向導通壓降 V與效率有關。Vf越小，消耗的導通功耗就越小，效率越高。(4) 額定溫度實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由于開機時導通電流都要留過D2，所以二極管的額定電流與保險管一樣，選擇大于0.392A的額定電流。反向恢復時間trr由于輸入電壓是 低頻，所以trr的大小對電路沒什么影響，可以不 考慮。(4) 額定溫度實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 程中能夠保證后級電路所需要的能量。要保 證系 統(tǒng)的正常工作，電容上的最小電壓應 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輸入電容應能 夠保證在最小的輸入電壓下，為 后級電路提供 足夠的能量，所以電容C>2Vo,max XIo2max=52uFVmin,ac - 2Vmin,dc ) Xn X2 f1 一由于上面的計算取的放電時 間為(其中f為輸入交流電壓的頻率)，實際放電時 間并沒4f有這么長，所以電容的容值可以取小 些，實測中發(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) 額定溫度實際工作溫度不能超出額定溫度范圍。體積實際應用中會受到 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，所以盡量選擇壽命 長的電解電容。所以選擇耐壓大于或等于 250V,電容值大于或等于47uF，低ESR值，壽命長的電解 電容。6. 高壓啟動限流電阻R5為了防止啟動時大電流 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定量計算比較困難，實測中發(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，所以盡量選擇壽命 長的電解電容。所以選擇耐壓大于或等于 16V，電容值大于或等于4.7uF，壽命長的電解電容。11. 電感L1(1)電感量L1當電路工作在電流連 續(xù)模式和電流非連續(xù)模式之間的臨界模式時，？丨=2l°,max，此時CAVORASHENZHENCAVORACHNO電感可以按照下面的公式計算：Vo,maxLiVo,max X(1 - 一)- 2V max, ac=0.96mH2I o,max Xfu這是臨界模式時的電感取值，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 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5A電流計算，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 個電感 體積太大，可以考慮用2個電感串聯(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mos管導通時，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管關斷后，D4給電感L1提供續(xù)流回路，所以通過 D4的電流不會超過電感 L1飽和電 流II。反向恢復時間trr由于電路工作的頻率較高，所以需要反向 恢復時間小的超快恢復肖特基，以防止誤觸發(fā)，建議選用trr小于或等于75ns的超快恢復肖特基。(4)正向導通壓降Vf正向導通壓降VF越小，效率越高，盡可能選擇正向導通壓降小的超快恢復肖特基。所以選擇反向耐壓為600V，額定電流為1A，反向恢復時間小于或等于75ns的超快恢復肖特基。13. 輸出電容C9輸出電容的作用是減小 LED電流的波動，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，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小于芯片的驅動電壓，即Vth<11V，由于一般高壓 mos管的Vth為35V，所以這個參數(shù)不需要過多考慮。mos管導通電阻Rdsonmos管的導通電 阻Rdson越小，mos管的損耗就越小。(5)額定溫度實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R7 , R8串聯(lián)后再與R4并聯(lián)的電阻為Rcs，輸出的電流波動范圍為 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 ,保證調節(jié)R8可以得到需要的輸出電流I。，且無論怎樣 調節(jié)R8 , *都不會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， 為了調節(jié)R8時輸出電流不會變化 太快，所以選擇R8為精密可調電阻。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，從而關斷芯片 HV腳的供電，減小損耗。 工作原理為：當mos管導通時，電感L2儲能，電容C7給芯片供電，當mos管關斷時，L2 給芯片VCC供