Cost_Effective C Handbook

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1 文件編碼 :AN0395T 特色 此開關電源屬於 E27 LED 球燈泡設計, 具有下列幾項特點 可工作於寬輸入電壓下的操作 系統架構為隔離型 Flyback 模式 具有高效率 高功率因數及低 THD 具有高恆流精確度及高負載調整率 具有 LED 負載開路保護 短路保護及 IC 內建過溫度保護等功能 系統架構設計簡單 典型系統特性 8 串 266.5mA / Open Frame 描述 Wide Range (90VAC~265VAC) 輸入交流頻率 47Hz~63Hz 輸出電壓 (VLED+) 設定輸出電流 (IOUT) 21.3VDC~27.7VDC 266.5mA(Typ.) 輸出電流漣波 290mA(Max.) 線性調整率 環境溫度 = 25 ±0.6% 環境溫度 = -20 ~ 65 ±2.5% 負載調整率 115VAC, 220VAC 效率 115VAC, 220VAC 功率因數 115VAC, 220VAC 總諧波失真率 15% 待機功耗 115VAC, 220VAC 輸出短路功耗 115VAC, 220VAC 輸出短路保護 Yes 輸出開路保護 Yes EMI EN55015 AN0395T V / 22 December 7, 2016

2 應用線路與元件列表 F1 L1 ACIN RZ1 C1 D1 C2 R3 R4 R1 R2 R7 D2 R5 D3 C3 N1 T1 T+ N2 T- D4 C4 R6 VOUT+ VOUT- C5 R8 N3 C6 U1 1 COMP ZCD 2 GND VCC 3 CS DRV R13 C7 R14 R9 Q1 C8 HT7L5600 D5 Flyback Structure R10 R11 R12 元件 封裝 參數 製造商 R1, R2 SMD0805 Res 330K R3, R4 SMD0805 Res 1M R5 SMD1206 Res 51K R6 SMD1206 Res 39K R7 SMD0805 Res 10R R8 SMD0805 Res 62K R9 SMD0805 Res 8.2K R10 SMD0603 Res 430R R11, R12 SMD1206 Res 3R6 R13 SMD0805 Res 220R R14 SMD0805 Res 68R C1 DIP X Cap 0.1µF/275V C2 DIP ML 0.1µF/400V C3 SMD nF/1KV C4 DIP EL 330µF/35V 105 C5 SMD1210 CE 10µF/50V 105 C6 SMD0805 CE 0.47uF C7 SMD0805 CE 10pF C8 DIP YCAP 1nF/400V D1 SMB DIODE BRIDGE 1A/400V, B4S D2, D3 SMB GS1M D4 SMB ULTRA DIODE 1A/600V, ES1J D5 SOD323 1N4148 Q1 TO-252 MOSFET 4A/600V, STD4NK60Z-1 L1 DR 8x10 DR CORE 3.3mH F1 DIP Fuse 1A/250V T1 EE16 L=1.4mH, N1:0.15mm 150Ts, N2:0.35mm 40Ts, N3: Ts IC1 SOT23-6 HT7L5600 Holtek TVR1 GNR07D471K Ceranate Technical Co. PCB L W H (mm) AN0395T V / 22 December 7, 2016

3 System Board Introduction AN0395T V / 22 December 7, 2016

4 功能描述 HT7L5600 為具有整合高功率因數 (PF), 高輸出電流精確度的隔離型 Flyback 形式的 LED 照明控制器, 同時還具有低零件需求量, 對環境溫度變化不敏感及系統參數設定簡單等優點 它特有的真實電流控制法則可以精確地控制 LED 電流值, 以確保系統即使存在寬輸入電壓 ( 全電壓使用 ), 輸出 LED 串數的變更, 或是針對電感公差的影響, 皆能夠維持輸出 LED 電流於相當穩定的狀態 HT7L5600 其具有高 PF 特性, 採用的電流控制法則為邊界導通模式 它的功率因數修正能力可以輕鬆的使系統既使在全電壓輸入條件下, 仍具有 PF>0.9 的優異表現 另外, 邊界導通模式亦減少系統切換損失並同時改善系統 EMI 特性 超低的系統啟動電流及靜態操作電流也減少了不必要的功率損失並提升了系統效率 HT7L5600 並提供相當多的系統保護功能, 諸如 : 輸出短路保護 輸出過電流保護 (Cycle by Cycle Current Limit) 輸出過電壓保護 IC 過電壓保護及過溫度保護等 引腳描述 VCC VCC 腳位主要是供電給 IC 使用, 在應用上需注意到下列幾點事項 1. VCC 對地電容 (C5): 電容主要為提供 IC 操作時的電源穩定, 為確保系統不會產生二次啟動現象, 建議電容容值至少為 10µF 以上 2. IC 啟動電阻 (R1 R2): 越小的啟動電阻阻值所表現出來的是啟動速度越快, 但其所代表的是系統效率的影響 一般來說, 總啟動電阻阻值約選在 300kΩ~600kΩ 3. VCC 腳的 UVLOON 電壓為 18V(typ), 操作電壓的設定可藉由下列公式計算出 : 24 V > VCC = ( V + + VD ) *( N / N ) VD2) 7. V LED 4 > 請注意 : 由於 VCC 腳位同時存在 UVLOOFF 電壓 (7.5V Typ.), 及過電壓保護功能 (24V Typ.) 故正常操作情況下, 應落在 7.5V~24V 之間 另外, 在本應用範例中, 過高的 LED 串數或負載開路等異常現象, 皆可利用此腳位來達到系統保護的功能 註 :(3-1) VLED + 存在漣波電壓 (Ripple Voltage) 特性, 計算時需考量最大峰值電壓 (3-2) 正常操作情況下, 建議 VCC 的操作點設在 16V~18V (3-3) 輸出電容耐壓 (C4) 必須比負載開路時的耐壓更高 DRV 為了確保可以跟絕大部分的 MSOFET 匹配使用,HT7L5600 箝制了 DRV 腳位的最高輸出電壓值 (16V Typ.) AN0395T V / 22 December 7, 2016

5 ZCD VCC 腳位的電源是來自系統的供電, 而供電電路的設計架構可能會使 VCC 腳位無法偵測系統輸出電壓過高現象 為了確保系統操作的安全,HT7L5600 提供另一種輸出過電壓保護設計, 它是藉由偵測過高的輸出電壓對 ZCD 電阻 (R8 R9) 造成偏壓電過值 (>300µA) 來判斷 ZCD 腳位電壓需低於過電壓保護電壓 (3.2V Typ,), 公式如下 3.2V > VZCD = ( VLED + + V D 4 )*( N3 / N 2 ) VD2) * R9 R + R 8 9 CS 輸出電流的設定值可以很簡單的藉由外部電阻 (R11//R12) 的選定來達成, 計算公式如下 : FB I LEDOUT 0.86 R // 11 R V N N P S 其中 NP: 變壓器一次測繞組匝數 NS: 變壓器一次測繞組匝數 VFB 為 0.3 定值 將此規格需求之參數帶入公式 NP=150 NS=40 VFB=0.3 R11//R12=1.8 故 ILEDOUT=268.75mA 因實際系統參數會有偏差, 故實際輸出電流與計算電流值也會有偏差 為了得到更精確的輸出電流要求, 建議電阻的精確度誤差值要小於 1%, 並且在 PCB 佈線時, 相關走線越短越好 COMP 其外部具一對地電容 (C6), 其目的為穩定內部參考信號, 建議此電容參數為 0.47µF AN0395T V / 22 December 7, 2016

6 變壓器設計 T1 變壓器規格如下 Transformer EE16 SPEC mm X60Ts mm X 90Ts 3 4 T+ Triple Insulated wire mm X 40Ts T mm x 30Ts mm x 15Ts mm x 45Ts T- 0.35mm x 13Ts Tape 2Ts Tape 1Ts Tape 2Ts mm X 30Ts mm x 13Ts 0.35mm x 14Ts 0.15mm x 45Ts T+ Tape 2Ts Need Gap: 3pin - 1pin Lp=1.4mH 1KHz/ 1V mm x 45Ts 實驗數據 測試條件 ( 以下實驗數據均有 EMI 方案 ) 交流輸入電壓範圍 :90VAC~265VAC LED 負載 :8S 2P 總輸入功率為 8W VAC Pin(W) VLED+(VDC) Iout(mA) POUT(W) Efficiency(%) PF THD(%) VAC LED 負載串數 LED 電流 (ma) PF LED 電流 (ma) PF Note: 輸出電流可能會因為 Sense 電阻誤差值, 焊點阻抗而與設定值有所偏差 AN0395T V / 22 December 7, 2016

7 啟動交流電源 圖 1. 啟動時間 (115VAC) 圖 2. 啟動時間 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

8 關閉交流電源 圖 3. 關閉延遲時間 (115VAC) 圖 4. 關閉延遲時間 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

9 直流電源 圖 5. 輸入電壓 / 電流特性 (115VAC) 圖 6. 輸入電壓 / 電流特性 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

10 交流電源 圖 7. 輸入電壓 / 電流特性 (115VAC) 圖 8. 輸入電壓 / 電流特性 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

11 LED 電壓 / 電流漣波 圖 9. 輸出電壓 / 電流漣波 (115VAC) 圖 10. 輸出電壓 / 電流漣波 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

12 保護功能 (1): 交流電源啟動後再移除 LED 負載 圖 11. 負載開路保護 -1(90VAC) 圖 12. 負載開路保護 -1(265VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

13 保護功能 (2): 先移除 LED 負載再啟動交流電源 圖 13. 負載開路保護 -2(90VAC) 圖 14. 負載開路保護 -2(265VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

14 保護功能 (3): 交流電源啟動後再短路 LED 負載 圖 15. 負載短路保護 -3(115VAC) 圖 16. 負載短路保護 -3 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

15 保護功能 (4): 交流電源啟動後先短路再取消短路物件 圖 17. 負載短路保護 -4(115VAC) 圖 18. 負載短路保護 -4 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

16 保護功能 (5): 先短路 LED 負載再啟動交流電源 圖 19. 負載短路保護 -5(115VAC) 圖 20. 負載短路保護 -5 (230VAC) AN0395T V / 22 December 7, 2016

17 系統效能 Efficiency(%) AC input(vac) 8S, 270mA 圖 21. 全電壓下的系統效率 Iout(mA) S, 270mA AC input(vac) 圖 22. 輸出電流的線性調整率 Power Factor(PF) S, 270mA AC input(vac) 圖 23. 全電壓下的系統功率因數 (PF) AN0395T V / 22 December 7, 2016

18 Iout(mA) Vac 115Vac 180Vac 240Vac 100Vac 135Vac 220Vac 265Vac 250 7s 8s 9s LED Series 圖 24. 全電壓下的負載調整率 Iout(mA) Vac 115Vac 180Vac 240Vac 100Vac 135Vac 220Vac 265Vac Temperature( C) 圖 25. 環境溫度變化對輸出電流的影響 THD(%) S, 270mA AC input(vac) 圖 26. 總諧波失真率 AN0395T V / 22 December 7, 2016

19 EMI 測試 : 電源板組裝於 E27 燈殼內 (8S2P) EMI _Conduction 圖 V EMI_LINE 圖 V EMI_NEUTRAL AN0395T V / 22 December 7, 2016

20 圖 V EMI_LINE 圖 V EMI_NEUTRAL AN0395T V / 22 December 7, 2016

21 EMI _Radiatied 圖 V EMI_VERTICAL 圖 V EMI_HORIZONTAL AN0395T V / 22 December 7, 2016

22 圖 V EMI_VERTICAL Standard EN Measurement 圖 V EMI_ HORIZONTAL All of the Results Meet EN Regulation 圖 35. EN /Vin=230Vac/ILED=266mA/8S AN0395T V / 22 December 7, 2016

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