集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 QED9320_demo 板说明书 _0.1 深圳质能达微电子科技有限公司 QED MicroElectronics Inc. 电话 :86-755-2691-5113 传真 :86-755-2691-5113
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 芯片描述 QED9320 是一款 TRIAC 调光, 原边反馈控制的离线式 LED 照明控制器, 可实现高功率因数和精确的输出 LED 电流 运用原边反馈控制 LED 电流方式, 消除次级反馈原件和光电耦合器, 工作于电感电流临界导通模式, 功率 MOS 管处于零电流导通状态, 开关损耗得以减小 集成了内部启动电路, 实现了快速启动, 省略了片外启动电阻 QED9320 具有多重保护功能以加强系统可靠性, 包括 LED 开路保护 LED 短路保护 电流采样电阻短路保护 初级侧过流保护 输入欠压保护和过热保护 所有保护状态都具有自动重启功能 主要性能 原边反馈控制, 无需次级反馈电路 有源功率因数校正, 高 PF 值, 低 THD 无闪烁的相位控制可控硅调光 集成启动电路实现快速启动 优异的线电压调整率和负载调整率 逐周期电流限流 可调节的初级侧过流保护 LED 开路 / 短路保护 电流采样电阻短路保护 过热保护 电感电流临界导通模式 采用 SOP-8 封装 应用 LED 球泡灯 射灯 T8 T6 日光灯 其它 LED 照明 典型应用
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 管脚封装 管脚描述 极限参数 序号管脚名称 1 2 3 4 5 6 7 8 ASN FB CC PULL CS DRAIN GND COMP 功能乘法器输入端, 接到 AC 线电压的电阻分压节点反馈信号采样端, 用于零电流检测和过压检测芯片电源 TRIAC 调光下拉端内部功率管源端, 电流采样端, 接采样电阻到地内部功率管漏端, 接外部功率管的源极芯片信号和功率地环路补偿 参数供电电压内部功率 MOSFET 漏极到源极峰值电压辅助绕组反馈端环路补偿点电流采样端乘法器输入端 Triac 下拉 承受功耗 PN 结到环境的热阻工作结温范围储存结温范围 符号 CC DS FB COMP CS ASN PULL PDMAX θja 参数范围 -0.3~30-0.3~30-6.5~6-0.3~6-0.3~6-0.3~6-0.3~30 0.625 145 TJ -40~150-55~150 注 1: 最大极限值是指超出该工作范围, 芯片有可能损坏 推荐工作范围是指在该范围内, 器件功能正常, 但并不完全保证满足个别性能指标 电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数规范 对于未给定上下限值的参数, 该规范不予保证其精度, 但其典型值合理反映了器件性能 TSTG 单位 W /W 注 2: 温度升高最大功耗一定会减小, 这也是由 TJMAX,θJA, 和环境温度 T 所决定的 最大允许功耗为是极限范围给出的数字中比较低的那个值 PDMAX=(TJMAX-T)/θ 或 A A JA
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 电气特性 ( 无特别说明, CC=15,T=25 ) A 参数符号条件最小值典型值最大值单位电源电压输入范围 CC 10 27 CC 启动电压 CCH CC 上升 9.4 10 10.5 CC 充电阈值 CCL CC 下降 8.65 9 9.55 CC 欠压保护阈值 CCEN 故障状态 6.55 7 7.45 静态电流 IQ CC=15, no switch 420 800 ua 静态电流 ( 故障状态 ) IQ_Fault CC=15, 故障状态芯片锁定 100 160 200 ua 工作电流 ICC FOP=70kHz, CC=15 0.65 2 ma 乘法器乘法器线性输入范围 ASN 1.6 COMP 4.6 0 3 乘法器增益 误差放大器参考电压跨导 COMP 低钳位电压最大输出电流电流采样前沿消隐时间过流保护阈值电压 CS 高钳位电压 CS 低钳位电压 FB 反馈 零电流检测阈值零电流检测迟滞过压保护 FB 阈值最小关断时间最大关断时间 功率 MOS K REF GEA COMPL ICOMP+ COMP=1.7, ASN=0.5 COMP=1.7, ASN=1.5 COMP=1.7, ASN=3 0.82 0.86 0.91 0.386 1.55 TLEB 575 OCP CS_Clamp_H CS_Clamp_L FB_T FB_HY FB_OP TOFF_MIN TOFF_MAX 2.6 FB 下降 0.22 1.04 1.05 1.06 0.4 130 1.6 55 685 2.7 1.24 1.20 1.24 0.414 1.65 795 2.8 1/ 1/ 1/ ua/ ua ns 2.2 2.3 2.4 0.08 0.1 0.13 510 3.65 3.6 0.25 550 3.85 5.1 0.28 590 4.05 6.6 90 115 140 功率 MOS 导通阻抗 RDS_ON IDRAIN=100mA 500 功率 MOS 击穿电压 BDSS GS=0 30 TRIAC 调光下拉管 70 MOS 导通阻抗 RDS_PULL IPULL=10mA 30 MOS 击穿电压 BDSS_PULL GS=0 过热保护过热检测 TSD 150 过热迟滞 THYS 40 m us us mω Ω
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 内部框图 应用信息 QED9320 是集成有源 PFC 和可控硅调光的离线式 LED 驱动集成电路, 通过检测变压器初级线圈的电流, 间接控制系统的输出电流, 从而达到输出恒流的目的 QED9320 采用电感电流临界导通调制技术, 提供精确的恒流控制, 实现很高的功率因数 很低的总谐波失真和高效率 完整的工作周期分为峰值电流检测和反馈电压检测 : 当 MOSFET 导通, 通过采样电阻检测初级线圈的电流, 此时 FB 端电压为负, 输出电容对负载供电, 输出电压下降 ; 当初级线圈的电流到达峰值时, MOSFET 关断,FB 端电压检测开始 存储在次级线圈的能量对输出电容充电, 输出电压上升, 并对负载供电 当次级线圈电流过零时, 辅助绕组线圈电流也过零, FB 电压下降并被检测到, 再次开启 MOSFET 随之, 芯片再次进入峰值电流检测 1. 启动在系统上电后, 母线电压通过外部高压功率管给 DRAIN 引脚提供电压, 再通过芯片内部 CC 充电电路给 CC 引脚的电容充电 ; 当 CC 电压上升到启动阈值电压 10 后, 关断 CC 充电电路, 芯片内部控制电路开始工作,COMP 电压被快速拉到 1.6 QED9320 开始输出脉冲信号, 系统刚开始工作在 10kHz 开关频率, COMP 电压从 1.6 逐渐上升, 电感峰值电流随之上升, 实现输出 LED 电流的软启动, 有效防止输出电流过
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 冲 当输出电压建立之后,CC 电压由辅助绕组供电 在系统刚开始输出脉冲信号时, 辅助绕组的供电能力可能不足会使 CC 下降, 当 CC 降至充电阈值 9 后, 充电电路再次使能直至 CC 上升至 10; 该循环充电过程在辅助绕组提供足够供电能力后停止 若在启动中发现故障, 内部控制电路停止工作, CC 充电电路关断并锁定 ; 当 CC 电压降至欠压保护阈值 7 后,CC 充电电路解除锁定重新充电, 芯片重新启动 2. 恒流控制, 输出电流设置 QED9320 采用初级线圈电流采样控制 LED 输出电流 LED 输出电流计算公式 :IOUT 0.5*N* /RCS REF 其中,N 是初级线圈和次级线圈的匝数比,REF 是 400m 参考电压,R 是电流采样电阻阻值 CS 3. 反馈网络 QED9320 通过 FB 来检测次级线圈电流过零的状态, FB 的下降阈值电压为 0.25, 迟滞电压为 0.55 FB 引脚也用来探测输出过压保护 (OP), 阈值为 3.85 输出电压过压点可设置为: OUT_OP=(N SEC/NAUX)*3.85*(RFBH+R FBL )/RFBL 其中,OUT_OP 是输出电压过压保护设定点,NSEC 是次级线圈匝数,NAUX 是辅助绕组匝数,RFBL 是反馈网络的下分压电阻,RFBH 是反馈网络的上分压电阻, 推荐 FB 下分压电阻设置在 5KΩ~10KΩ 左右 4. TRIAC 调光 QED9320 通过 ASN 引脚检测 TRIAC 调光导通角, 根据其大小调节内部参考电压, 实现 LED 输出电流的调节 当导通角大于 75% 时,LED 输出固定电流 ; 当导通角小于 75% 时,LED 输出电流随着导通角减小而减小 5. 保护功能 QED9320 内置多重保护功能, 保证了系统可靠性 当 LED 开路时, 输出电压逐渐上升,FB 引脚可以在功率管关断时检测到输出电压 当 FB 升高到过压保护阈值时, 会触发保护逻辑并停止开关工作 当 LED 短路时, 系统自动降频工作在 7kHz 低频下, 输出功率被限定在安全范围内 当驱动电源过热, 芯片结温超过 150 时, 输出驱动电路被关断, 防止电路由于过热而导致的损坏 当系统检测到故障后, 芯片进入保护状态并锁定芯片, CC 电压开始下降 ; 当 CC 到达欠压保护阈值时, 系统重新启动 同时系统不断检测系统状态, 如果故障解除, 系统重新开始正常工作 当输出短路或者变压器饱和时,CS 峰值电压将会比较高 当 CS 电压上升到内部限制值 (2.5) 时, 该开关周期马上停止 此逐周期限流功能可以保护功率 MOS 管
评估板原理图
驱动评估板测试结果 驱动板输出 7WLED 调整输入电压测试结果如下 : 功率因数 PF 效率 : PF 值 :>0.96@135ac 效率 :> 77.7%@110AC 80% 以上系统效率需要针对调光器进行优化
负载调整率 : 负载 7WLED 灯 F 值 :21-25.2DC 交流输入电压为 110AC, 负载为电子负载 C 模式, 设定电压, 电流变化如下 : 元器件温升测试 : AC110 输入, 输出 7*1WLED, 电源裸板, 环境温度 26, 测试各元件温度为 : 短路测试 : AC110 输入, 输出负载 7*1WLED, 在以下两种情况下 : 1 电源板正常工作时短路输出端 2 输出端短路后接通电源板 测试结果 : 电源板元件没有损坏, 短路功率小于 0.5W, 取消短路电源恢复正常工作
开路测试 : AC110 输入, 输出负载 7*1WLED, 在以下两种情况下 : 1 电源板正常工作时断开输出负载 2 电源空载通电 测试结果 : 电源板元件没有损坏, 空载功率小于 0.3W, 空载输出电压 30DC 连接负载后电源工作正常 启动时间 : 测试从 AC 电压上电到负载额定电压所需时间 EMI 传导和辐射测试 : 本 DEMO 方案可以通过传导 - 辐射测试, 以 EN55015 照明设备标准通过测试的措施 测试结果 测试报告, 请联系销售部门
DS 波形 @135AC( 最大输出功率测试 ) MOS: 峰峰值 306, 频率 :79K ; 波形正常 MOS 源极对地波形 @90AC ( 最大输出功率测试 ) 在低电压输入, 最大负荷工作时,MOS 电流波形正常, 未饱和
DD 电压波形 @90AC/135AC @90AC : 21 0.3A @135AC:25.20.3A 最高输出电压和最低输出电压测试时 DD 电压都在范围之内,DD 电压正常 输出二极管电压波形 @135AC( 最大输出功率测试 ) 次级整流二极管为 ES2D(2A200), 测试此器件最高反向电压为 83.2,OK.
驱动评估板 bom 清单 :
骨架 EE16 立式 5+5PIN 磁芯 PC40 或等同 ( 变压器非安规版本 )
PCB 设计注意事项 一 一般情况下, 首先应对电源线和地线进行布线, 以保证电路板的电气性能 在条件允许的范围内, 尽量增加地线宽度, 最好是地线比电源线宽, 它们的关系是 : 地线 > 电源线 > 信号线 ; 二 CS 电阻的 GND 与芯片的 GND 应该尽量靠近 GND 线尽量短粗 ; 三 IC 去耦电容的布局要尽量靠近 IC 的电源管脚, 并使之与电源和地之间形成的回路最短 ; 四 三个干扰源 :MOS 的漏极 次极整流二极管的正极 DD 整流二极管的正极 ; 五 ZCD 电压反馈回路要尽量短, 避免干扰
集成有源 PFC 可控硅调光, 原边反馈 QED9320 LED 控制芯片 封装信息 SOP8 PACKAGE OUTLINE DIMENSIONS 免责声明 : QED9320 是用来做家居 商业 等的 LED 照明驱动芯片, 不建议用于医疗设施 核电控制系统 灾难犯罪设备等不合理的应用场合 质能达微电子将不负任何因为这些不合理的应用场合和错误的应用而导致的责任, 任何人及单位购买此款产品, 有上述意图或不按规格书上面的要求设计的错误而造成财产损失, 应自负全责和赔偿 质能达微电子以及代理商的管理者以及员工必捍卫己方, 抵拒所有赔偿 诉讼 以及所有因上诉意图或错误应用而衍生的损坏成本及费用