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APFC+PSR+DIM調光非隔離驅動芯片ZA8606驅動芯片使用指南

信息來源 : 網絡 發佈時間:2013-10-18 02:10 | 3453 次瀏覽

這篇使用指南主要介紹分爲四部份

1、ZA8606內部功能說明

2、應用線路設計包含電感橋式整流,MOS,飛輪二極體,VCC供電線路(Diode and Zener Diode)

3、Layout注意事項

4、實際DEMO Board的測試數據,讓使用者能快速了解ZA8606的特性並能獨力完成設計。


1、ZA8606的內部功能說明

1-1、ZA8606內部方塊圖


1-2、ZA8606接腳功能說明


1、VCC Pin(供電PIN)

  當啓動電源時,透過外部啓動電阻提供起動電流對Vcc電容充電,Vcc電壓達到UVLO on 18V時,IC開始工作,此時電壓暫時由VCC電容提供,壹直等到輸出的LED燈串電壓建立後再透過Zener diode 和super fast diode將輸出LED燈串電壓提供給IC使用。如果VCC電壓低于UVLO off欠壓停止工作點8V時會關閉輸出電路減少工作電流。另外ZA8606在VCC接腳內部有過電壓偵測保護功能,當VCC電壓高于28V過電壓保護時,會立刻將閘極輸出驅動電路關閉,停止系統動作達到保護作用,此保護模式是采用Auto-recovery模式,所以壹旦過電壓狀況解除,便會自動恢複。

2、Gate Pin(驅動Pin)

ZA8606是采用45KHz的定頻操作,最大工作周期大約是90%,而最小的工作周期時間爲410ns,能讓輸電壓有較大的設計範圍,爲了降低EMI幹擾,IC內部有抖頻和軟驅動功能,另外GATE接腳內置了壹個13.5V的鉗位電路,避免過高的閘極電壓信號造成MOSFET損壞。


3、DIM Pin(調光或外部保護Pin)

利用三段不同的工作電壓範圍來達成三種不同的工作模式,詳細說明如下:

1、當DIM接腳的電壓小于0.25V,MOSFET會被關掉,而進入保護模式,可用于OTP,OVP和其它保護功能

2、當DIM接腳介于0.3V到3V之間,則會進入線性調光範圍中,可線性調整LED的電流以調整LED的亮度

3、當DIM接腳的電壓大于3V時,操作在壹般狀態(由CS接腳設定LED電流)。

4、如果空pin使用,IC內部會設爲高准爲讓IC可正常操作


4、COMP Pin(回路補償)

在PFC控制回路中,回路補償網路的設計往往影響PFC的高低和系統的穩定度。爲了有較好的PF值,壹般回路補償網路頻寬會設在10Hz以上。而最簡單的回路補償網路是可用壹個1uF~4.7uF的電容來完成補償。


5、I-SEN Pin(恒定電流檢測Pin)

  ZA8606恒定電流控制方式是控制CS接腳來至于Resense的壓降達到恒定電流的功能,恒定電流的設計可從下列公式獲得:Iled=0.2V/Rsense


2、應用線路設計

2-1、應用線路


2-2、設計說明

設計範例:


系統規格

輸入電壓範圍:90~264 VAC   輸出功率:10W

輸出電壓:50V              輸出電流:200mA

功率因素  >0.9

效率      >85%


橋式整流二極體

最大操作電流發生在Vacmin

Iacrms=Pin/Vac(min)*PF

Vrrm≥373/0.8≥466V(80%的設計余量)

ID≥2*Iacrms≥2*(10W/0.85)/90/0.9≥2*0.145≥0.29A

IFSM≥1.414*Vac(max)/RT(RT是輸入端和橋式整流之間的總阻抗)


啓動電阻Rstart

 LED啓動時間依據客戶的需求決定啓動電阻的大小,可由下列公式獲得:

 Ton =C*V/Icharge

 C是VCC電源所使用的電容值,壹般使用10uF,

 V是UVLO(ON)  電壓ZA8606 的UVLO(ON)=18V

 Icharge是指實際充VCC電容的電流, 因此  

 Icharge =10u*18V/1s=180uA

 Icharge =(Vinmin(dc)/Rstart)–Istart-up

 Istart-up 是指ZA8606未達UVLO(ON)時所吃的電流,所以

 Rstart =(Vinmin(dc)/ Ichage)+Istart-up =127/(180uA+12uA)

  =127V/192uA=661KΩ


VCC供電Diode and Zener

 IC 電源是由輸出的LED燈串電壓提供,因此Vcc 電壓可由下式獲得:

 VCC =VLED-Vz-Vf  

 假設提供給Vcc=20v,則

 Vz =50-20-0.7 =29.3V (可選30V zener diode)

 Vcc pin內建28V(typ)的OVP保護,所以當

 VLED≥28+30+0.7 ≥58.7V IC進入OVP 保護

輸出恒定電流Rsense設計

 恒定電流的設計可從下式公式獲得:  

 所以  Rsense=0.2V/0.2A =1Ω  


電感設計說明:

VLED=輸出電壓

D=duty cycle=VLED/Vinmin(DC)

Fs=操作頻率45KHz

VLED =輸出電壓

D =duty cycle =V

LED/Vinmin(dc)  

Fs=操作頻率=45KHz

△IL= 輸出Current Ripple,壹般cur rent ripple會設計在0.5-2IO 實際設計

D = 50/90*1.414 =0.393

△IL=0.9X0.2A =0.18A

L=50*(1-0.393)/0.18*45KHz =3.75mH

IP‐P =0.2+0.18/2 =0.29A


MOSFET 選用

 壹般MOS選用時需考慮有二個參數額定電壓和電流這二個參數是否能夠有足夠的操作余量,正常情況下額定電壓電流會設計在80%以下

 Vinmax(dc) = 264x1.414 =373V 所以  

 MOS Vdss≥373/0.8≥466V,

 ID≧IP-P/0.8≧0.29/0.8 ≧0.363A

因此可選用2A,500V MOSFET


飛輪二極體選用

當MOSFET 關斷時儲能電感會將電流經由飛輪二極體回到儲能電感另壹端,因此飛輪二極體會承受峰值電流IP-P和輸入最大耐壓,如再考慮80% 使用余量則      

Vd≧373/0.8 ≧466V

Id≧Ip-p/0.8 ≧0.29/0.8 ≧0.363A


3. Layout 注意事項




這篇使用指南主要介紹分爲四部份

1、ZA8606內部功能說明

2、應用線路設計包含電感橋式整流,MOS,飛輪二極體,VCC供電線路(Diode and Zener Diode)

3、Layout注意事項

4、實際DEMO Board的測試數據,讓使用者能快速了解ZA8606的特性並能獨力完成設計。


1、ZA8606的內部功能說明

1-1、ZA8606內部方塊圖


1-2、ZA8606接腳功能說明


1、VCC Pin(供電PIN)

  當啓動電源時,透過外部啓動電阻提供起動電流對Vcc電容充電,Vcc電壓達到UVLO on 18V時,IC開始工作,此時電壓暫時由VCC電容提供,壹直等到輸出的LED燈串電壓建立後再透過Zener diode 和super fast diode將輸出LED燈串電壓提供給IC使用。如果VCC電壓低于UVLO off欠壓停止工作點8V時會關閉輸出電路減少工作電流。另外ZA8606在VCC接腳內部有過電壓偵測保護功能,當VCC電壓高于28V過電壓保護時,會立刻將閘極輸出驅動電路關閉,停止系統動作達到保護作用,此保護模式是采用Auto-recovery模式,所以壹旦過電壓狀況解除,便會自動恢複。

2、Gate Pin(驅動Pin)

ZA8606是采用45KHz的定頻操作,最大工作周期大約是90%,而最小的工作周期時間爲410ns,能讓輸電壓有較大的設計範圍,爲了降低EMI幹擾,IC內部有抖頻和軟驅動功能,另外GATE接腳內置了壹個13.5V的鉗位電路,避免過高的閘極電壓信號造成MOSFET損壞。


3、DIM Pin(調光或外部保護Pin)

利用三段不同的工作電壓範圍來達成三種不同的工作模式,詳細說明如下:

1、當DIM接腳的電壓小于0.25V,MOSFET會被關掉,而進入保護模式,可用于OTP,OVP和其它保護功能

2、當DIM接腳介于0.3V到3V之間,則會進入線性調光範圍中,可線性調整LED的電流以調整LED的亮度

3、當DIM接腳的電壓大于3V時,操作在壹般狀態(由CS接腳設定LED電流)。

4、如果空pin使用,IC內部會設爲高准爲讓IC可正常操作


4、COMP Pin(回路補償)

在PFC控制回路中,回路補償網路的設計往往影響PFC的高低和系統的穩定度。爲了有較好的PF值,壹般回路補償網路頻寬會設在10Hz以上。而最簡單的回路補償網路是可用壹個1uF~4.7uF的電容來完成補償。


5、I-SEN Pin(恒定電流檢測Pin)

  ZA8606恒定電流控制方式是控制CS接腳來至于Resense的壓降達到恒定電流的功能,恒定電流的設計可從下列公式獲得:Iled=0.2V/Rsense


2、應用線路設計

2-1、應用線路


2-2、設計說明

設計範例:


系統規格

輸入電壓範圍:90~264 VAC   輸出功率:10W

輸出電壓:50V              輸出電流:200mA

功率因素  >0.9

效率      >85%


橋式整流二極體

最大操作電流發生在Vacmin

Iacrms=Pin/Vac(min)*PF

Vrrm≥373/0.8≥466V(80%的設計余量)

ID≥2*Iacrms≥2*(10W/0.85)/90/0.9≥2*0.145≥0.29A

IFSM≥1.414*Vac(max)/RT(RT是輸入端和橋式整流之間的總阻抗)


啓動電阻Rstart

 LED啓動時間依據客戶的需求決定啓動電阻的大小,可由下列公式獲得:

 Ton =C*V/Icharge

 C是VCC電源所使用的電容值,壹般使用10uF,

 V是UVLO(ON)  電壓ZA8606 的UVLO(ON)=18V

 Icharge是指實際充VCC電容的電流, 因此  

 Icharge =10u*18V/1s=180uA

 Icharge =(Vinmin(dc)/Rstart)–Istart-up

 Istart-up 是指ZA8606未達UVLO(ON)時所吃的電流,所以

 Rstart =(Vinmin(dc)/ Ichage)+Istart-up =127/(180uA+12uA)

  =127V/192uA=661KΩ


VCC供電Diode and Zener

 IC 電源是由輸出的LED燈串電壓提供,因此Vcc 電壓可由下式獲得:

 VCC =VLED-Vz-Vf  

 假設提供給Vcc=20v,則

 Vz =50-20-0.7 =29.3V (可選30V zener diode)

 Vcc pin內建28V(typ)的OVP保護,所以當

 VLED≥28+30+0.7 ≥58.7V IC進入OVP 保護

輸出恒定電流Rsense設計

 恒定電流的設計可從下式公式獲得:  

 所以  Rsense=0.2V/0.2A =1Ω  


電感設計說明:

VLED=輸出電壓

D=duty cycle=VLED/Vinmin(DC)

Fs=操作頻率45KHz

VLED =輸出電壓

D =duty cycle =V

LED/Vinmin(dc)  

Fs=操作頻率=45KHz

△IL= 輸出Current Ripple,壹般cur rent ripple會設計在0.5-2IO 實際設計

D = 50/90*1.414 =0.393

△IL=0.9X0.2A =0.18A

L=50*(1-0.393)/0.18*45KHz =3.75mH

IP‐P =0.2+0.18/2 =0.29A


MOSFET 選用

 壹般MOS選用時需考慮有二個參數額定電壓和電流這二個參數是否能夠有足夠的操作余量,正常情況下額定電壓電流會設計在80%以下

 Vinmax(dc) = 264x1.414 =373V 所以  

 MOS Vdss≥373/0.8≥466V,

 ID≧IP-P/0.8≧0.29/0.8 ≧0.363A

因此可選用2A,500V MOSFET


飛輪二極體選用

當MOSFET 關斷時儲能電感會將電流經由飛輪二極體回到儲能電感另壹端,因此飛輪二極體會承受峰值電流IP-P和輸入最大耐壓,如再考慮80% 使用余量則      

Vd≧373/0.8 ≧466V

Id≧Ip-p/0.8 ≧0.29/0.8 ≧0.363A


3. Layout 注意事項




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