BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 GENERATION DESCRIPTION BL8331 是一款高精度的非隔离降压型 LED 控制 器，适用于 85V～265V 全电压范围的小功率非隔离 降压型 LED 照明应用 BL8331 内置了高精度的采样、补偿电路，使得 电路能够达到±3%以内的恒流精度，并且能够实现 输出电流对电感与输出电压的自适应，从而取得优 异的线型调整率和负载调整率 FEATURES · · · · · · · · 内部集成 500V 功率管 ±3%以内的系统恒流精度 芯片超低工作电流 无需辅助供电电路 电感电流临界连续模式 宽输入电压 输出短路保护 封装: SOP8 BL8331 内部集成了 500V 功率 MOSFET，无需次 级反馈电路，也无需补偿电路，加之精准稳定的自 适应技术，使得系统外围结构十分简单，可在外围 器件数量少，参数范围宽松的条件下实现高精度恒 流控制，极大地节约了系统成本和体积，并且能够 确保在批量生产时 LED 灯具参数的一致性 BL8331 具有丰富的保护功能：输出开短路保 护、采样电阻开短路保护、欠压保护、输出过压保 护、过温自适应调节等 · · · · · 采样电阻开短路保护 输出过压保护 欠压保护 过温自适应调节功能 简洁的系统拓补，外围器件极少 APPLICATIONS LED 蜡烛灯 LED 球泡灯 其它 LED 照明 TYPICAL APPLICATION CIRCUIT Page 1 BL8331 Datasheet V1.1 BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 PIN ASSIGNMENT PIN DESCRIPTION PIN NO SYMBOL DESCRIPTION 1 GND 电源地 2 RADJ 设置开路保护电压，外接电阻 3 NC 空脚 4 VDD 工作电源 5，6 DRN 内部 MOSFET 的漏端 7，8 ISEN 电流采样，外接电阻到地 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 项目 符号 参数范围 单位 电源电压 VDD -0.3～20 V 漏极电压 VDRN -0.3～500 V 电流采样端电压 VISEN -0.3～6 V 最大工作电流 IDDMAX 5 mA 开路保护电压调节端 VRADJ -0.3～6 V 功耗 PMAX 450 mW 结热阻 θJA 145 ℃/W 工作结温范围 TJ -40～155 ℃ 存储温度范围 TSTG -55～160 ℃ 2000 V ESD 注：超过极限参数范围，本产品的性能及可靠性将得不到保障，实际使用中不得超过极限参数范围 Page 2 BL8331 Datasheet V1.1 BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 ELECTRICAL CHARACTERISTICS 电气特性（VDD=15V，TTYP = 25℃） 项目 符号 测试条件 范围 单位 VDD 钳位电压 VDD_CLP 0.8mA 15.8～17.2 V 工作电流 IDD FSYS=65KHz ≦135 μA 启动电压 VST VDD 上升 12.8～14.2 V 启动电流 IST VDD=VST - 1V ≦195 μA 欠压保护阈值 VUVLO VDD 下降 8.1～9.1 V 采样基准电压 VISEN 392～408 mV 短路时电流检测阈值 VISEN_SHT 198 mV 动作消隐时间 TLEB 500 ns 内部 MOS 关断延迟 TDELAY 150 ns DRN 端 MOS 漏源极穿电压 VDSS（BV） VGS=0V/ IDS=250uA 500 V 内部 MOS 内阻 RSW VGS=15V/ IDS=0.5A 16 Ω 内部 MOS 漏电流 IDSS VGS=0V/ VDS=500V 0.5 uA RADJ 引脚电压 VRADJ 0.55 V 最大导通时间 TON_MAX 45 us 最大退磁时间 TOFF_MAX 255 us 最小退磁时间 TOFF_MIN 5 us 过热温度调节点 TREG 155 ℃ 输出短路 RECOMMEND RATINGS 项目 符号 参数范围 单位 输入电压 220V±20％ ILED 1 155@VOUT=80V mA 输入电压 220V±20％ ILED 2 255@VOUT=36V mA 最小负载电压 VMIN >15 V 功能说明 BL8331 是一款专用于 LED 照明的恒流驱动芯片，芯片内部集成 500V 高压 MOSFET，工作在 CRM 模式， 适合全电压范围工作，具有良好的线性调整率、负载调整率以及优异的恒流特性，只需很少的外围元器件 就能实现，低成本高效率的 LED 恒流控制器 启动 BL8331 启动电流很低，当系统上电后，启动电阻对 VDD 电容进行充电，当 VDD 达到开启阈值时，电 路即开始工作。BL8331 正常工作时，内部电路的工作电流可以低至 135μA 以下，并且内部具有独特的供 电机制，因此无需辅助绕组供电 采样电阻与恒流控制 Page 3 BL8331 Datasheet V1.1 BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 BL8331 是工作在 CRM 模式中，其内部具有一个 400mV 的基准电压，这个基准电压与系统中电感原 边峰值电流进行比较计算，通过采样电阻的调节来实现 LED 驱动电流的大小： I LED 400 mA ； 2 R ISEN 其中：ILED 是 LED 的驱动电流，RISEN 是采样电阻 电感设计计算 BL8331 工作在 CRM 模式，当电路上电后输出控制脉冲，内部 MOSFET 将不断工作在导通/关闭状态， 内部 MOS 管打开时，电感也将导通，开始蓄能，直到达到电流峰值时内部 MOS 管关闭，此间的电感的导 通时间为： IP L IP 400 ； mA ； TON R ISEN V IN V LED 其中：IP 为电感电流峰值；L 为电感值；VIN 为交流输入整流后的直流值；VLED 为 LED 负载的正向压 降 当内部 MOS 管关闭后，电感电流将从峰值逐渐降低，直到降低为 0 时，内部 MOS 管将再次开启，此 间的电感关闭时间为： TOFF L IP ； V LED 由上可知，电感可计算为： L V LED (V IN V LED ) ； V IN I P F 其中 F 为系统工作频率，在设计系统时，首先确定 ILED，ILED 确定后 RISEN、IP 等也就相应确定了，此 时由上式可知，系统频率与输入电压成正比、与选择之电感 L 成反比：当输入电压最低（或）电感取值较 大时，系统频率较低，当输入电压最高（或）电感取值较小时，系统频率较高，因此，在系统输入电压范 围确定时，电感的取值直接影响到系统频率的范围以及恒流特性。考虑到系统频率不可过低（例如进入音 频范围），也不宜过高（导致功率管损耗过大以及 EMI 影响），同时 BL8331 设定了最小/大退磁时间以及最 小/大励磁时间，因此在设计时，建议系统频率设定在 50KHZ～120KHz 之间 开路过压保护电阻设置 在系统中，当LED开路时，由于无负载连接，输出电压会逐渐上升，进而导致退磁时间也会逐渐变短， 因此通过RADJ外接电阻来控制相应的退磁时间，就能得到需要的开路保护电压。根据内部电路计算，可得 出RADJ与VOVP的关系公式： R ADJ V ISEN L 15 RISEN VOVP 10 6 ( Kohm) 其中， VISEN 是 ISEN 关断阈值（400mV） L 是电感量 RISEN 是采样电阻 VOVP 是需要设定的过压保护点 Page 4 BL8331 Datasheet V1.1 BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 保护功能 BL8331 设定了多种保护功能，如 LED 开短路保护、ISEN 电阻开短路保护、VDD 过压/欠压、电路过 温自适应调节等 BL8331 在工作时，自动监测着各种工作状态，如果负载开路时，则电路将立刻进入过压保护状态，关 断内部 MOS 管，同时进入间隔检测状态，当故障恢复后，电路也将自动回复到正常工作状态；若负载短 路，系统将工作在 5KHz 左右的低频状态，功耗很低，同时不断监测系统，若负载恢复正常，则电路也将 恢复正常工作；若当 ISEN 电阻短路，或者电感饱和等其他故障发生，电路内部快速保护机制也将立即停 止 MOS 的开关动作，停止运行，此时，电路工作电源也将下降，当触发 UVLO 电路时，系统将会重启， 如此，可以实现保护功能的触发、重启工作机制 若工作过程中，BL8331 监测到电路结温度超过过温调节阈值（155℃）时，电路将进入过温调节控制 状态，减小输出电流，以控制输出功率和温升，使得系统能够保持一个稳定的工作温度范围 PCB 设计注意事项 VDD 的旁路电容十分关键，PCB 板 layout 时需要尽量靠近 VDD 及 GND 引脚 电感的充放电回路要尽量短，母线电容、续流二极管、输出电容等功率环路面积要尽量小，芯片距离 功率器件也尽量远，从而减小 EMI 以及保证电路安全稳定工作 电路地线及其他小信号的地线须与采样电阻地线分开布线，尽量缩短与电容的距离 RADJ 外接电阻需要尽量靠近 RADJ 引脚，并且就近接地 NC 引脚建议连接到芯片地（PIN1），有条件时可用地线将 RADJ 电阻环绕 DRN 引脚（PIN5、PIN6）的敷铜面积尽量大，以提高芯片散热 Page 5 BL8331 Datasheet V1.1 BL8331 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 PACKAGE OUTLINE SOP8 c D L 1 E E θ e b 2 A SYMBOL A A1 A2 b c D E E1 e L θ Page 6 1 A A DIMENSIONS IN MILLIMETERS MIN MAX 1.350 1.750 0.100 0.250 1.350 1.550 0.330 0.510 0.170 0.250 4.700 5.100 3.800 4.000 5.800 6.200 1.270(BSC) 0.400 1.270 0° 8° DIMENSIONS IN INCH MIN MAX 0.053 0.069 0.004 0.010 0.053 0.061 0.013 0.020 0.006 0.010 0.185 0.200 0.150 0.157 0.228 0.244 0.050(BSC) 0.016 0.050 0° 8° BL8331 Datasheet V1.1