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非隔離LED驅動電源的(de)12個(gè)調試對(duì)策

發布者:bosheng  日期:2016-01-15  

PN831X系列LED驅動電源采用(yòng)BUCK電路架構,工作在臨界導通(tōng)模式;采用(yòng)了(le)快(kuài)速DMOS自供電的(de)專利技術可(kě)節省高(gāo)壓啓動電阻,提供3-50W LED驅動電源解決方案。

我們精心總結了(le)工程師們在非隔離LED驅動電源調試中遇到的(de)12個(gè)典型問題,給出解決方法!

一、原理(lǐ)圖及芯片特點

LED驅動電源原理(lǐ)

  • 集成專利高(gāo)壓啓動模塊,無需啓動電阻,實現超低待機功耗

  • 集成高(gāo)雪(xuě)崩功率MOSFET,CS電阻短路不會炸機,保護功能更全面

  • 采用(yòng)臨界導通(tōng)模式,實現±3% LED恒流精度,0.5%的(de)線電壓補償精度

  • 高(gāo)低壓腳分(fēn)開兩邊,有效規避因生産工藝導緻的(de)打火炸機

  • 支持全電壓輸入系統設計,可(kě)通(tōng)用(yòng)全球範圍

  • 産品系列化(huà),腳位兼容,支持共闆設計,通(tōng)用(yòng)性強降低系統開發成本


二、12個(gè)精選問題及解決對(duì)策

LED驅動電源問題

LED驅動電源解決方案

精靈注:常規的(de)非隔離LED驅動電源,回閃現象,更大(dà)的(de)可(kě)能是OVP設定值太低,或者OVP受幹擾,隻需要增加OVP值或者OVP下(xià)電阻并聯電容即可(kě)。


LED驅動電源問題
LED驅動電源故障方案
LED驅動電源問題
LED驅動電源故障方案
LED驅動電源問題
LED驅動電源故障方案

精靈注:一般FB的(de)下(xià)電阻也(yě)不宜過大(dà),過大(dà)後容易引入幹擾。

LED驅動電源問題
LED驅動電源故障方案
LED驅動電源問題

LED驅動電源故障方案


電路設計要點


芯片逐周期檢測電感的(de)峰值電流,CS 端連接到内部的(de)峰值電流比較器的(de)輸入端,與内部過流檢查閥值電壓550mV 阈值電壓進行比較,CS 電壓達到内部檢測阈值時(shí),功率管關斷。


FB的(de)電阻(R2)

非隔離LED驅動電源R2的(de)電阻值數必須≤1.2M,建議(yì)應用(yòng)設計主要标配參數如下(xià):

LED驅動電源電阻參數表

如果R2電阻用(yòng)插件,選用(yòng)1/4W;用(yòng)貼片,建議(yì)用(yòng)兩顆0805串聯,R3用(yòng)一顆0805即可(kě);

芯片是自供電拓撲,内部自供電電路會有一定發熱(rè),導緻IC的(de)溫度會偏高(gāo),解決辦法是用(yòng)輸出電壓給芯片供電,從而切斷,減少損耗;加上D6,R6,會切斷自供電電路,減少芯片發熱(rè),溫度降低7-10度左右,不加也(yě)可(kě)正常工作;

24串(80V)的(de)系統一般取值20K-50K 1/4W,設定VCC電壓在15V左右,VDD電壓在輸入最低電壓,輸出最大(dà)負載時(shí)用(yòng)萬用(yòng)表測量;R6電阻的(de)功率計算(suàn)公式。


Rcs的(de)檢測電阻(R4-R5)

LED驅動電源最大(dà)峰值電流爲:

LED驅動電源最大(dà)峰值電流公式

輸出的(de)最大(dà)電流Io,由以下(xià)公式:

LED驅動電源輸出電流公式

其中Vref爲CS電流檢測比較器的(de)基準,Rcs爲電流采樣電阻。


确定變壓器的(de)電感量

PN831X芯片工作在電感電流臨界模式,當功率管導通(tōng)時(shí),流過儲能電感的(de)電流從零開始上升,導通(tōng)時(shí)間爲:

LED驅動電源導通(tōng)時(shí)間公式

其中,Lm是電感量;Ipk是電感電流的(de)峰值;Vin是經整流後的(de)母線電壓;Vo是輸出 LED上的(de)電壓。

當功率管關斷時(shí),流過儲能電感的(de)電流從峰值開始往下(xià)降,當電感電流下(xià)降到零時(shí),芯片内部邏輯再次将功率管開通(tōng)。功率管的(de)關斷時(shí)間爲:

LED驅動電源關斷時(shí)間公式

電感量由以下(xià)公式:

LED驅動電源電感量公式

其中Vin是低輸入電壓;Fsw是工作頻(pín)率;Ipk是峰值電流;Vo是輸出電壓。

Fsw爲系統工作頻(pín)率。PN831X的(de)系統工作頻(pín)率和(hé)輸入電壓成正比關系,設置系統工作頻(pín)率時(shí),選擇在LED驅動電源輸入電壓最低時(shí)設置系統的(de)最低工作頻(pín)率,而當輸入電壓最高(gāo)時(shí),系統的(de)工作頻(pín)率也(yě)最高(gāo)。

PN831X系列設置了(le)系統的(de)最小關斷時(shí)間和(hé)最大(dà)關斷時(shí)間,分(fēn)别爲3.8us 和(hé) 150us。由Toff的(de)計算(suàn)公式可(kě)知,如果電感量很小時(shí),Toff很可(kě)能會小于芯片的(de)最小關斷時(shí)間,系統就會進入電感電流斷續模式,LED 輸出電流會背離設計值;而當電感量很大(dà)時(shí),Toff又可(kě)能會超出芯片的(de)最大(dà)關斷時(shí)間,這(zhè)時(shí)系統就會進入電感電流連續模式,輸出LED 電流同樣也(yě)會背離設計值。所以選擇合适的(de)電感值很重要。

LED驅動電源頻(pín)率越高(gāo),芯片溫度越高(gāo),最大(dà)功率條件下(xià),芯片頻(pín)率建議(yì)小于80KHz。


輸出開路過壓保護點

FB端的(de)電壓決定了(le)系統的(de)工作狀态,當FB端電壓大(dà)于3.3V(典型值) ,PN831X會自動判斷爲輸出過壓保護,系統會進入極爲省電的(de)打嗝模式,輸出過壓保護電壓如下(xià):


VDD供電

PN831X啓動後,需要輸出電壓給芯片供電,整流二極管D6需選用(yòng)快(kuài)恢複二極管。

限流電阻R6計算(suàn)公式:



其中,D爲占空比,I爲芯片工作電流,PN8315/6取值1.2mA,PN8317取值1.8mA,15V爲VDD供電電壓。


限流電阻R6功率計算(suàn)公式:

其中Vo是輸出電壓, Vin是輸入最大(dà)直流電壓(264V輸入時(shí)電阻功耗最大(dà)),R是供電電阻阻值。


線性補償

FB上拉電阻的(de)阻值會影(yǐng)響線補償的(de)效果. FB上拉電阻R4的(de)計算(suàn)公式爲:

其中1.2爲IC内部補償系數,L爲電感感量;

LED驅動電源低壓AC輸入時(shí)輸出電流小于高(gāo)壓AC輸入時(shí)的(de)輸出電流,電阻阻值減小,增大(dà)補償電流; 反之亦然;一般電阻阻值範圍在600K-1.2M之間。


過溫調節功能

芯片具有過溫調節功能,在驅動電源過熱(rè)時(shí)逐漸減小輸出電流,從而控制輸出功率和(hé)溫升,使電源溫度保持在設定值,以提高(gāo)系統的(de)可(kě)靠性。芯片内部設定過熱(rè)調節溫度點爲150℃。


LED驅動電源PCB設計要點


  • 功率回路盡量短,且與其它回路分(fēn)開,改善系統EMC;

  • 芯片NC引腳(空腳)必須懸空不能接觸SW腳及任何電路銅箔;

  • 采樣回路盡量短,以防止采樣受幹擾,提高(gāo)系統EFT能力;

  • VDD電容盡量緊貼芯片供電腳與GND腳,提高(gāo)系統ESD能力;

  • 芯片小信号回路應遠(yuǎn)離EMI濾波器的(de)磁性元器件,改善電磁兼容性;

  • FB回路的(de)走線應盡量短,以避免Trace阻抗引起的(de)調整率一緻性,分(fēn)壓電阻(R2,R3)必須離IC FB PIN腳近,并且遠(yuǎn)離高(gāo)壓信号,避免幹擾引起輸出不穩定;

  • 如果FBR2電阻用(yòng)貼片,建議(yì)用(yòng)兩顆0805串聯,R3用(yòng)一顆0805即可(kě);

  • 生産工藝上注意防潮處理(lǐ),如果PCB闆上有較多(duō)助焊劑殘留物(wù)吸水(shuǐ)很潮濕,回南(nán)天易引起輸出不穩定閃燈現象,如需避免生産時(shí)浸防潮油處理(lǐ)。


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