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文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page1of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)摘要：本文阐述了一个高精度非隔离降压型LED驱动电源设计，包括芯片的特征和详细的工作原理，以及设计技巧。WS344X系列芯片具有以下特征：●临界模式：WS344X工作于电感电流临界模式，无需感量补偿，输出电流不随电感量和LED工作电压的变化而变化，实现优异的负载调整率。●恒流精确：WS344X芯片内带有高精度的电流取样电路，同时采用了先进的恒流控制技术，轻松实现全电压范围高精确的LED恒流输出。●内置开关管：WS344X内含开关管，简化了系统电路设计，减少了系统的元器件个数，极大地减小了系统板的体积，增加了系统的可靠性。●智能过温保护：内部采用了独特的智能温度控制技术，可在过温时线性减小输出电流，维持系统温度平衡，可以轻易解决高温时灯闪的问题●低启动电流：WS344X启动电流低至45uA，可有效地减少系统启动电路的损耗，缩短了系统的启动时间。●极低工作电流：WS344X的工作电流仅约为200uA，可有效降低系统的损耗，提高系统的效率。●内置前沿消隐电路（LEB）：WS344X内置前沿消隐电路（LEB），可以为系统节省一个外部的R-C网络，降低成本，提高系统的稳定性。●源极驱动：WS344X采用先进的源极驱动技术，芯片工作电流只有200uA，无需辅助绕组供电，简化设计，降低系统成本。●全面的保护功能：WS344X集成了较全面的保护功能模块。LED开路/短路保护，CS电阻短路保护，UVLO、OLP、OVP、VDDClamp等功能可以使系统设计简洁可靠，同时满足安规的要求。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page2of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)应用：管脚信息：■T5、T8灯管■吸顶灯■射灯、球泡灯■平板灯典型应用电路：内部框图：WS325XSOP8/DIP8CSGNDVCCROVPNC1348765CSDRAINDRAIN2WS3442D8PAXBYMNCUVLOIntersupplyVCC400mVGNDSoft-Driver5,6DRAIN3Logic&driver7,8CSROVP1OCPLinecompensationZero-CurrentDetect2LEDShortCSShortOTPLEDOPENPROTECTION4GNDROVPNCVCCCSCSDRAINDRAIN12348765文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page3of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)WS344X应用说明：型号MOSFETRDS(ON)最大输出功率封装推荐应用领域90Vac~264Vac230VacWS344112Ω8W14WSOP8T5/T8灯管，吸顶灯，球泡灯WS34425Ω15W28WDIP8WS34433.5Ω18W36WDIP8应用指导：WS344X系列采用非隔离降压BUCK电路结构，这种电路与隔离反激拓扑相比，具有电路简单，元件少，成本低，效率高等优势。一、启动电路及VCC供电.1.上电启动电源上电开机时，通过启动电阻RIN为VDD端的电容C1充电，直到VDD端电压达到芯片的启动电压VDD_ON时芯片启动并且驱动整个电源系统工作。图1典型启动电路在这个过程中，最大启动延迟时间可用以下公式计算：文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page4of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)2.VCC供电WS344X系列采用独特的设计，工作电流低至200uA，完全可通过启动电阻供电来正常工作，无需其它辅助供电。启动电阻的计算如下：在上式中，200uA为典型的工作电流，实际中考虑到裕量可取250-300uA。在这个电路中C1的值可以取得较小(但需要考虑系统的稳定性)，RIN的值可以取得较大。这样既可缩短系统的启动时间，同时也可降低系统的损耗。启动电阻RI上最大损耗：其中，VDC,MAX是最大输入整流后电压二．电感设计第一步首先需根据AP法计算或经验值选定磁芯，因AP法计算较复杂且误差较多，实际中大部分情况都采用经验值，再根据实测温升相应调整。第二步就需要计算电感感量，WS344X工作在电感电流临界模式，电感的计算公式为：其中L是电感的感量；IPK是流过电感的电流峰值；VLED是输出LED上的电压；f为设计的系统工作频率。WS344X的系统工作频率由电感电流的上升时间和泄放时间决定。与感量、输入电压和输出电压、输出电流几个因素相关，其中与输入、输出电压成正比关系，和电感感量、输出电流成反比关系。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page5of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)设置WS344X系统工作频率时，应注意在最低输入电压和输出电压时，开关频率不能进入音频范围20K内，适当将频率设计低一点有助减少开关损耗，提高效率。在最高输入电压和输出电压时，最高频率建议不要超过80K，一般设计在40-60K.第三步计算电感所需最少匝数：其中，Ae电感磁芯的截面积，Bmax是磁芯工作时最大磁通密度，一般取0.25T.电感峰值电流的计算公式：IPK=ILED×2IPK限流电阻的计算公式：其中，Rcs为电流检测电阻阻值，400为内部比较器的基准电压。第四步计算电感所需最小线径，计算公式为：其中D为线圈直径，IRMS为电感电流有效值，J为电流密度，一般按4-6A/mm2选取，不同的应用环境应根据实测的温升值进行调整。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page6of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)电感电流有效值的计算方法为:第五步计算磁芯的气隙。当感量及匝数都确定后，就需要一个合适的磁导率来得到相应的感量。对于工字形、环形等这类不易开气隙的磁芯只能查阅磁芯厂家资料选择一个适用的初始磁导率材料。而像EE,EFD等两半的磁芯，可通过调整中心柱气隙来调整有效磁导率，气隙长度的计算公式如下：其中，Lg单位为毫米，Ae单位为平方厘米，AL单位为纳亨/圈²，L单位为微亨。三、过压保护设计WS344X的开路保护电压可以通过ROVP引脚电阻来设置。当LED开路时，输出电压逐周期增加，消磁时间变短，可以根据需要设定开路保护电压，一般将保护电压设为正常负载电压的1.5倍来计算相应的消磁时间：其中，Vcs是CS的逐周期关断阈值(0.4V)；Vovp是所设定的过压保护点；然后根据Tovp来计算ROVP的电阻阻值，计算公式如下：(KΩ)其中10为系统设计的系数，一般取10-15之间。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page7of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)四、续流二极管的选取输出续流二极管的作用是在开关管截止期间，给储能电感提供一个泄放回路.通常考虑到温升及可靠性，设计时应注意以下几个降额原则：1.峰值电流与反向峰值电压：额定值×0.92.电流有效值：额定值×0.53.最高实测温度：额定值×0.9五、输出电容的选取输出电容是起淲波作用，平缓输出纹波电压，减小LED上的纹波电流。简化近似公式如下：其中，IO是输出电流，ΔU是设计的输出纹波电压，F为频率。输出电容的选取要考虑最大温升、寿命、成本、体积、纹波等因素综合取舍。若使用环境温度高、要求寿命长、纹波要小时应加大容量，反之要求成本低、体积时可适当减小电容。一般输出纹波选择为输出电压1%-2%之间。电容的额定电压×0.9应小于最高空载电压。六、假负载在空载或者很轻载时，极少的几个开关周期都可以导致输出电压的过高及失控，应选择恰当的假负载电阻值，以将输出电压控制在最大输出电压规格范围内。由于假负载电阻同时也会增大空载功耗，在允许的情况下，选取其电阻值时要综合考虑空载输入功率及空载输出电压是否满足要求。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page8of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)七、PCB布局指导在设计WS344XPCBlayout时，需要遵循以下指南：旁路电容：VCC的旁路电容需要紧靠芯片VCC和GND引脚。电流采样电阻的功率地线尽可能短，且要和芯片的地线及其它小信号的地线分头接到Bulk电容的地端。功率环路的面积要尽量小，以减小EMI辐射。芯片远离续流二极管等发热元件。如下图，为防止干扰，IC第2脚建议布板预留一个小贴片电容，用地线包围第2脚，做干扰屏蔽。同时IC第3脚要接地，另外为避免部分应用中，在关机时VCC电容二次充电重启，导致灯闪一下的情况发生建议布板时预留一个与VCC电容并联的电阻。八、设计实例下面以WS3442设计一款80V/300MA的电源来举例说明：输入电压180-264VAC输出电压50-80VDC输出电流300MA±3%文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page9of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)1.启动电阻的计算实际可用E24系列中相近的电阻如860K和910K.2.电感的计算取整数2.1mH.3.电感匝数的计算上式23为所选用的EE19磁芯中心柱的截面积。文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page10of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)4.电感线径的计算先算出电感电流有效值然后计算线径线径取整为Ø0.3mm。5.过压设定电阻的计算。先计算消磁时间再算ROVP电阻，取标准电阻中相近的值115K或120K.文件编号QP-RD-013版本版次A/0文件名称WS344X系列应用指导书生效日期2014-06-09页码Page11of11FormNo.：FM-AD-013A/0A4(210mmX297mm)6.输出续流二极管的选择从电路上可看出，二极管反向承受电压为整流后最高电压计算峰值电流IPK=IO×2再算有效值综上计算，在普通使用环环境中使用一个1A/600V的超快恢复二极管即可，若内置于球泡灯等温度较高的地方，建议使用2A的整流管即可。7.输出电容的选择可取6.8uF/160V8.假负载的选择。假负载取最高电压时消耗1mA左右的电流，本例取100K.