WS3221B Product Description WS3221B 高精度 PSR LED 恒流驱动芯片 特点 概述 ■ 内部集成650V功率管 WS3221B 是一款高精度原边反馈 LED 恒流驱动芯片，芯片工 ■ LED 电流精度保持在±5%以内 作在电感电流断续模式，适用于全范围输入电压，功率 3W 以 ■ 原边反馈技术使系统节省次级反馈电路 下的反激式隔离 LED 恒流电源。 ■ 无需变压器辅助绕组检测和供电 WS3221B 芯片内部集成 650V 功率开关，采用原边反馈模式， ■ 极低的工作电流 无需次级反馈电路，也无需变压器辅助绕组检测和供电，只需 ■ LED 开路/短路保护 要极少的外围元件即可实现恒流，极大地节约了系统的成本和 ■ 外部可调的 LED 开路保护电压 体积。 ■ CS 电阻短路保护 WS3221B 芯片内带有高精度的电流取样电路，使得 LED 输出 ■ VCC 嵌位和低电压关闭功能（UVLO） 电流精度达到±5%以内。芯片采用了特有的恒流控制方式， ■ 过温保护 可以达到优异的线性调整率。 ■ 动态的温度补偿技术 WS3221B 采用独特的温度补偿技术，可以轻易解决高温时 LED 灯闪问题。 应用领域 WS3221B 提供了多种全面的保护模式，其中包括：逐周期电 ■ GU10 LED 驱动 流限制保护（OCP），LED 开路/短路保护，CS 电阻短路保护， ■ LED 球泡灯 VCC 欠压保护以及嵌位，过温保护等。 ■ 其它 LED 照明 WS3221B 采用 SOP8 封装。 典型应用 Np Ns AC NC 5 NC 6 1 CS D ra in 7 3 GND D ra in 8 2 VCC 4 RO VP W/T-S042-Rev.A/1 May.2014 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0314 WS3221B Product Description 引脚定义与器件标识 WS3221B 提供了 SOP8 封装，顶层如下图所示： 1 VCC 2 GND 3 RO VP 4 W S3221BS8P AXB YM CS 8 WS3221BS8P: D ra in A: 产品编码 7 D ra in X：内部代码 6 NC 5 NC B：地域代码 YM：年代码，月代码 引脚功能说明 引脚名 引脚号 引脚类型 功能说明 CS 1 电流监测 VCC 2 电源 GND 3 地 ROVP 4 输入 LED 开路保护电压调节端口，接电阻到地以调节开路电压。 NC 5,6 悬空 悬空脚。 Drain 7,8 漏极 内部高压功率管漏极。 电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。 电源。 地。 电路内部结构框图 VCC D ra in 6 5 0 V功 率 管 基准电压电流 &内 建 电 源 5 .1 V 7 .4 V 过流保护 温度补偿 过温保护 次边导通 时间侦测 7 .9 V 恒 流 控 制&逻 辑 控 制 LEB 0 .5 V 过压保护 OCP CS 线电压补偿 UVLO ROVP GND W/T-S042-Rev.A/1 May.2014 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0314 WS3221B Product Description 订购信息 封装形式 SOP-8, Pb-free 芯片表面标识 采购器件名称 WS3221BS8P WS3221BS8P 推荐工作条件 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） value 值（value value） unit 单位（unit unit） Pout1 输出功率(Vin=230V±15%) @240mA <3 W Pout2 输出功率(Vin=85V～265V) @ 180mA <2 W Fmax 系统最大工作频率 100 KHz -20~85 ℃ 操作温度 TA 备注：输出功率很大程度上取决于芯片的散热和环境温度，良好的散热有助于提高最大输出功率 极限参数 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） 极限值 unit 单位（unit unit） 5 mA -0.3~650 V -0.3~7 V VCC 引脚最大电源电流 Icc_max 内部高压功率管漏极到源极峰值电压 Drain CS CS 引脚输入电压 TJ 工作结温 -40~150 ℃ 最小/最大储藏温度 -55~150 ℃ TSTG 注意：超过上表中规定的极限参数会导致器件永久损坏。不推荐将该器件工作在以上极限条件，工作在极限条件以上，可能会影响 器件的可靠性。 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 3/8 WS3221B Product Description 电气特性参数(若无特殊说明，TA=25℃，VCC=8V) Supply Voltage (VCC Pin) symbol parameter Test condition Min Typ Max Unit Vcc 嵌位电压 VCC_CLAMP 1mA 7.9 8.5 V 芯片启动电压 UVLO_on VCC 上升 7.40 8.0 V 欠压保护阈值 UVLO_off VCC 下降 5.1 启动电流 IST VCC=UVLO_on-1V 60 100 uA 静态工作电流 IOP Fop=50kHz 150 250 uA 500 515 mV 电源部分 6.8 V 电流采样部分 电流检测阈值 VCS_TH 短路时 CS 阈值 VCS_short 300 mV 前沿消隐时间 TLEB 500 ns 芯片关断延迟 TDELAY 100 ns 最大开关频率 Fmax 100 kHz D_max Max duty 42 % 最小开关频率 Fmin 3 kHz ROVP 电压 VROVP 0.5 V 485 开关频率 功率管 功率管导通阻抗 Rds_on Vgs=7V/Ids=0.4A 功率管的击穿电压 BVdss Vgs=0V/Ids=250uA 功率管漏电流 Idss Vgs=0V/Vds=650V 24 30 Ω 650 V 10 uA 过温保护 热关断温度 Tsd 160 ℃ 过温保护迟滞 Tsd_hys 25 ℃ 温度补偿起点 T_comp 140 ℃ WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 4/8 WS3221B Product Description 功能描述 LED 源开路电压过高。芯片限制了系统的极限最大工作频率 WS3221B 是一款专用于 LED 照明的恒流驱动芯片，采用先 和极限最小工作频率，以保证系统的稳定性。 工作频率的计 进的恒流架构和控制方法，芯片内部集成 650V 功率开关， 算公式为： 只需要极少的外围组件就可以达到优异的恒流特性。采用了原 边反馈技术，WS3221B 无需光耦及 TL431 反馈，也无需辅 f=Np2*Vled/(8*Ns2*Lp*Io) 其中 Lp 是变压器的原边电感量 助绕组供电和检测，系统成本极低。 OCP LEB 逐周期过流保护（OCP OCP）和前沿消隐（LEB LEB） 启动电流 WS3221B 内部具有逐周期电流限制（Cycle-by-Cycle Current 系统上电后，母线电压通过启动电阻对 VCC 电容充电，当 Limiting）功能。开关电流通过检测电阻输入到 CS 引脚。引脚 VCC 电压达到芯片开启阈值时，芯片内部控制电路开始工作。 内 部 的 前 沿 消 隐 电 路 可 以 消 除 MOSFET 开 启 瞬 间 由 于 WS3221B 内置 7.9V 稳压管，用于钳位 VCC 电压。芯片正常 snubber 二极管反向恢复造成的感应电压毛刺，因此 CS 输入 工作时，需要的 VCC 电流极低，所以无需辅助绕组供电。 端的外接 RC 滤波电路可以省去。限流比较器在消隐期间被禁 止而无法关断内置功率 MOSFET。 恒流控制 WS3221B 具有高精度的恒流特性。在 DCM 下，芯片逐周期 过压保护电阻设置 检测变压器原边的峰值电流，CS 端连接到内部的峰值电流比 WS3221B 的开路保护电压可以通过 ROVP 引脚电阻来设置， 较器的输入端，与内部 500mV 阈值电压进行比较，当 CS 电 ROVP 引脚电压为 0.5V。 压达到内部检测阈值时，功率管关断。 变压器原边峰值电流 当 LED 开路时，输出电压逐周期增加，消磁时间变短，可以 的表达式为： 根据需要设定开路保护电压，来计算相应的消磁时间： I_pk=0.5/Rcs（A） Tovp = CS 比较器的输出还包括一个 500ns 前沿消隐时间。 L s × V CS × Nps R CS × V OVP LED 输出电流计算方法： 其中，Vcs 是 CS 的逐周期关断阈值(0.5V)；Vovp 是所设定的 Io=0.5*I_pk*Np/Ns*Tons/T 过压保护点；然后根据 Tovp 来计算 ROVP 的电阻阻值，计算 =0.25*I_pk*Np/Ns 公式如下： =0.125V/Rcs* Np/Ns (A) Rovp = 18 * Tovp * 10 6 其中，NP 是变压器主级绕组的匝数， （KΩ） NS 是变压器次级绕组的匝数， 受内部最小消磁时间（4us）限制，Tovp 必须大于 4us 才有效， Rcs 是电流检测电阻阻值。 因此 Rovp 最低不得低于 75K，否则可能导致空载电压失控。 Rcs 的大小，可以设定输出电流的大小。 输出短路保护 当输出端短路时，WS3221B 会以最低的 3Khz 工作，且 CS 功率管 逐周期限流阈值会从 500mv 降低至 300mv，从而保持很低的 芯片内部集成 1A/650V 的功率 NMOS 管，简化了芯片外围 短路功耗。 器件，节省了系统成本和体积。 WS3221B 采用了 SOP-8 封装，主要用于 3W 以下的 LED 温度补偿与 OTP 灯具。 当温度高于 140 度时，WS3221B 的温度补偿电路开始起作用， CS 逐周期限流阈值会随着温度的升高而降低，这样，系统的 工作频率 输出功率就会随之下降，从而使热量下降，最终达到一个平衡 系统工作在电感电流断续模式，无需环路补偿，最大占空比为 点。 42%。建议设置正常工作时的最大频率为 100KHz。如果设置 如果其它原因导致温度进一步升高时，当温度达到 160 度时， 的过高，会影响最串联 LED 灯数量；如果设置的过低，会使 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I WS3221B 进入过温保护，关闭输出驱动，直到温度低于 135 M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 5/8 WS3221B Product Description 度再次恢复正常工作。 PCB 设计 保护控制 在设计 WS3221B PCB 时，需要遵循以下指南： WS3221B 提供了全面的保护特性，系统可以获得最高可靠性。 旁路电容：VCC 的旁路电容需要紧靠芯片 VCC 和 GND 引脚。 其中包括逐周期电流限制保护（OCP），LED 开路/短路保护， 地线 ：电流采样电阻的功率地线尽可能短，且要和芯片的地 CS 电阻短路保护，VCC 欠压保护以及 VCC 嵌位，过温保护 线及其它小信号的地线分头接到 Bulk 电容的地端。 等。当输出 LED 开路时，系统会触发过压保护逻辑并锁死， 功率环路 ：功率环路的面积要尽量小，以减小 EMI 辐射。芯 系统停止开关工作；当 LED 短路时，系统工作在 3Khz 低频， 片远离续流二极管等发热元件。 所以功耗很低；当有些异常的情况发生时，比如 CS 采样电阻 ROVP 电阻：开路保护电压设置电阻需要尽量靠近芯片 ROVP 短路或者变压器饱和，芯片内部的快速探测电路会触发保护逻 引脚，加强 ROVP PIN 的抗干扰能力，如果有条件，可将 ROVP 辑并锁死，系统马上停止开关工作。系统进入 LED 开路、CS 部分用地线包围起来。 电阻短路、变压器饱和等保护状态后，VCC 电压开始下降；当 DRAIN 脚：增加此引脚的铺铜面积以提高芯片散热。 VCC 到达欠压保护阈值时，系统将重启。同时系统不断的检测 负载状态，如果故障解除，系统会重新开始正常工作。 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 6/8 WS3221B Product Description 封装信息 SOP-8 封装外观图 B2 A1 A2 0 . 5 * 0.125± 0. 05 球形标记 D D1 B B1 A C4 A3 R2 C C1 C2 θ2 θ4 θ1 C3 θ3 R1 Winsemi Dimensions in Millimeters Symbol Dimensions in Inches Min Max Min Max A 4.70 5.10 0.185 0.201 B 3.70 4.10 0.146 0.161 C 1.30 1.50 0.051 0.059 A1 0.35 0.48 0.014 0.019 A2 1.27TYP 0.05TYP A3 0.345TYP 0.014TYP B1 5.80 B2 6.20 0.228 5.00TYP 0.244 0.197TYP C1 0.55 0.70 0.022 0.028 C2 0.55 0.70 0.022 0.028 C3 0.05 0.225 0.002 0.009 C4 0.203TYP 0.008TYP D 1.05TYP 0.041TYP D1 WIN SEM I 0.40 M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I 0.80 M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I 0.016 M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 0.031 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 7/8 WS3221B Product Description 注意事项 1.购买时请认清公司商标，如有疑问请与公司本部联系。 2.在电路设计时请不要超过器件的绝对最大额定值，否则会影响整机的可靠性。 3.本说明书如有版本变更不另外告知。 联系方式 深圳市稳先微电子有限公司 公司地址：深圳市福田区车公庙天安数码城创新科技广场二期东座 1002 邮编： 518040 总机：+86-755-8250 6288 传真：+86-755-8250 6299 网址：www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS www.winsemi.com WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Tel : +86-755-8250 6288 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS Fax : +86-755-8250 6299 WIN SEM I M ICROELECTRON ICS WIN SEM I M ICROELECTRON ICS 8/8