FT870 单电源3-18W的LED日光灯恒流驱动方案介绍

深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司SHENZHENCAVORATECHNOLOGYCO.LTD.地址:深圳市宝安区前进一路泰华大厦1-9DRoom1-9D,TaihuaBuilding,QianjinRoad,Bao’anDistrict,Shenzhen.電話：0755-2674267627821553傳真：[phone]網址：@hotmail.com单电源单电源单电源单电源3W----18WLED日光灯恒流驱动日光灯恒流驱动日光灯恒流驱动日光灯恒流驱动方案设计方案设计方案设计方案设计一、总体设计总体设计总体设计总体设计FT870B是一款PWM控制型的高效的恒流型LED驱动IC，能在15～500V的输入电压下正常工作，固定25K的工作频率，最大能驱动1A的输出电流，恒流精度达到±5%，并且支持PWM调光功能。目前广泛推广到市场上的成熟方案有：（单电源,全电压范围输入AC90～265V）3W-18WLED日光灯恒流驱动方案，功率因素大于0.85以上，效率大于0.85以上，Mosfet的温度大概在四十度左右，随着输入电压范围的改变，输入功率范围波动较小。现在以下15W的应用来举例说明：15W应用电路图及基本原理：基本工作原理为：当开关管导通时，主电流回路为ACIN—F1—B1—LED—L1—Q1—R4—L2—B1—ACIN，此时AC给LED供电，并使电感L1存储能量；当开关管关断时，主电流回路为L1—D4—LED—L1，此时电感L1释放能量，保持LED的输出。由于开关管导通时，流过LED的电流同时也流过R4，所以通过检测R4上的电压来检测流过LED的电流，从而达到恒流的目的。电路中，C2，C3，D1，D2，D3为PFC校正电路，主要提高输入的功率因数。L2，D5，C7构成辅助供电回路，从而关断HV脚的供电，减小损耗，提高效率。二、元器件参数选择元器件参数选择元器件参数选择元器件参数选择输出LED规格为3.2V,20mA,共240颗连接方式为8个LED串联为一路，共30路外围应用参数如下：Vmax,ac=265V，Vmin,ac=90V，f=50HZ(交流输入频率)Vo,max=25.6V，Io,max=498mAPo,max=Vo,max×Io,max=12.75W深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司SHENZHENCAVORATECHNOLOGYCO.LTD.地址:深圳市宝安区前进一路泰华大厦1-9DRoom1-9D,TaihuaBuilding,QianjinRoad,Bao’anDistrict,Shenzhen.電話：0755-2674267627821553傳真：[phone]網址：@hotmail.comη=85%，PF=0.85，fu=25khz(芯片工作频率)Pin,max=Po,max/η=15W1.保险管保险管保险管保险管F1(1)额定电压Vrating额定电压Vrating需要大于Vmax,ac，即大于265V。(2)额定电流Irating由于OininPPFIV=×××η，所以η××=PFVPIinoin选择保险管额定电流时要保留0.5的系数，所以保险管的额定电流APFVPIIacoinrating0.39222min,max,max,=××==η(3)熔化热能值I2t与浪涌电流产生的能量有关。表征当大电流流过保险管时，保险管熔断的特性。I2t要大于浪涌电流产生的能量，使启动的时候不会错误地把保险管熔断。(4)额定温度实际工作温度不能超出额定温度范围。(5)使用寿命实际工作电流大于Irating或者实际工作温度超出额定温度范围，F1的寿命将会明显缩短。■所以选择Vrating大于265V，Irating大于0.392A的保险管。2.安规电容安规电容安规电容安规电容C1(1)额定电压Vrating额定电压Vrating需要大于输入交流电压Vmax,ac，即额定电压大于265V。(2)电容容值C一般取0.1uF。(3)电容类型选择安规电容。(4)绝缘等级绝缘等级一般选择X2，即耐压小于或等于2.5KV。(5)额定温度实际工作温度不能超出额定温度范围。■所以选择0.1uF/275VAC绝缘等级为X2的安规电容，主要抑制差模干扰。3.整流桥整流桥整流桥整流桥B1(1)整流桥承受的最大反向耐压VRRMVVVacRRM56221.5max,=×=深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司SHENZHENCAVORATECHNOLOGYCO.LTD.地址:深圳市宝安区前进一路泰华大厦1-9DRoom1-9D,TaihuaBuilding,QianjinRoad,Bao’anDistrict,Shenzhen.電話：0755-2674267627821553傳真：[phone]網址：@hotmail.com(2)额定电流Irating整流桥的额定电流与保险管的额定电流相同，选择大于0.392A的额定电流即可。(3)整流桥正向导通压降VF与效率有关。VF越小，消耗的导通功耗就越小，效率越高。(4)额定温度实际工作温度不能超出额定温度范围。■所以选择VRRM大于562V，Irating大于0.392A，VF尽量小的整流桥。4.二极管二极管二极管二极管D1，，，，D2，，，，D3(1)最大反向耐压VRRMVVVacRRM252)25.0(2.1max,=×××=(2)额定电流Irating由于开机时导通电流都要留过D2，所以二极管的额定电流与保险管一样，选择大于0.392A的额定电流。(3)反向恢复时间trr由于输入电压是低频，所以trr的大小对电路没什么影响，可以不考虑。(4)额定温度实际工作温度不能超出额定温度范围。■所以选择VRRM大于225V，Irating大于0.392A的二极管。5.电解电容电解电容电解电容电解电容C2，，，，C3(1)电容耐压Vdss电容的耐压与二极管D1，D3的反向耐压相同，也是大于225V；(2)电容容量C选择合适的电容，使电容在充放电的过程中能够保证后级电路所需要的能量。要保证系统的正常工作，电容上的最小电压应该为最大输出电压的两倍以上，所以整流后最小直流电压：VVVodc51.22max,min,=×=输入电容应能够保证在最小的输入电压下，为后级电路提供足够的能量，所以电容uFfVVIVCdcacoo522)2(2min,2min,max,max,=××−×η由于上面的计算取的放电时间为4f1(其中f为输入交流电压的频率)，实际放电时间并没有这么长，所以电容的容值可以取小些，实测中发现47uF/250V的电容即可满足要求。(3)电容类型由于用到的电容容量较大，一般使用铝电解电容。(4)等效串联阻抗ESRESR越小，损耗越小。(5)额定温度深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司SHENZHENCAVORATECHNOLOGYCO.LTD.地址:深圳市宝安区前进一路泰华大厦1-9DRoom1-9D,TaihuaBuilding,QianjinRoad,Bao’anDistrict,Shenzhen.電話：0755-2674267627821553傳真：[phone]網址：@hotmail.com实际工作温度不能超出额定温度范围。(6)体积实际应用中会受到体积的限制，而电解电容体积较大，所以要注意体积是否能满足要求。(7)使用寿命由于一般LED使用的寿命比电解电容的寿命长，所以尽量选择寿命长的电解电容。■所以选择耐压大于或等于250V，电容值大于或等于47uF，低ESR值，寿命长的电解电容。6.高压启动限流电阻高压启动限流电阻高压启动限流电阻高压启动限流电阻R5为了防止启动时大电流冲击烧坏HV脚，建议R5取封装为0805的22K的贴片电阻。7.滤波电容滤波电容滤波电容滤波电容C4，，，，C5，，，，C8C4，C5，C8主要起高频滤波作用，建议选择封装为0805的1nF的贴片电容。8.滤波电容滤波电容滤波电容滤波电容C6C6主要起滤除尖峰和谐波补偿作用，建议选择封装为0805的100pF的贴片电容。9.稳压二极管稳压二极管稳压二极管稳压二极管D6防止VCC电压过高烧坏芯片，建议D6取0.5W，12V的稳压管。10.电解电解电解电解电容电容电容电容C7(1)电容耐压Vdss由于有12V的稳压管D6，所以电容耐压大于或等于16V即可。(2)电容容量C定量计算比较困难，实测中发现电容容量取4.7uF可以满足要求。(3)电容类型由于用到的电容量较大，一般使用铝电解电容。(4)等效串联阻抗ESRESR越小，损耗越小。(5)额定温度实际工作温度不能超出额定温度范围。(6)体积由于电容C7的容量小耐压低，所以体积基本可以不考虑。(7)使用寿命由于一般LED使用的寿命比电解电容的寿命长，所以尽量选择寿命长的电解电容。■所以选择耐压大于或等于16V，电容值大于或等于4.7uF，寿命长的电解电容。11.电感电感电感电感L1(1)电感量L1当电路工作在电流连续模式和电流非连续模式之间的临界模式时，maxo,2II=Δ，此时深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司SHENZHENCAVORATECHNOLOGYCO.LTD.地址:深圳市宝安区前进一路泰华大厦1-9DRoom1-9D,TaihuaBuilding,QianjinRoad,Bao’anDistrict,Shenzhen.電話：0755-2674267627821553傳真：[phone]網址：@hotmail.com电感可以按照下面的公式计算：umax,max,max,max,1f2)21(×−×=oacooIVVVL=0.96mH这是临界模式时的电感取值，为保证电路工作在电流连续模式，电感取值要大于上面计算得到的值，电感取值越大输出电流的纹波越小。(2)电感饱和电流ILo3-1ou1max,max,max,10477.0f2)21(ILILVVVIacooL+×=+×−×=由上式可以看出电感量越大，电感的饱和电流越小。(3)电感线径R以截面积1mm2的铜线过5A电流计算，则电感线的截面积为5LI，所以电感的线径为π52LIR=(3)电感体积受到空间的限制，在保证电感量和电感饱和电流的情况下，电感体积越小越好，如果一个电感体积太大，可以考虑用2个电感串联。■所以选择电感量大于0.96mH，并且饱和电流大于IL的电感。12.续流二极管续流二极管续流二极管续流二极管D4(1)最大反向耐压VRRM当mos管导通时，二极管D4承受的反向耐压为VVVacRRM56225.1max,=×=所以选取反向耐压为600V。(2)额定电流Iratingmos管关断后，D4给电感L1提供续流回路，所以通过D4的电流不会超过电感L1饱和电流IL。(3)反向恢复时间trr由于电路工作的频率较高，所以需要反向恢复时间小的超快恢复肖特基，以防止误触发，建议选用trr小于或等于75ns的超快恢复肖特基。(4)正向导通压降VF正向导通压降VF越小，效率越高，尽可能选择正向导通压降小的超快恢复肖特基。■所以选择反向耐压为600V，额定电流为1A，反向恢复时间小于或等于75ns的超快恢复肖特基。深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达科技有限公司深圳康元达