WS3240 Product Description 高精度 PSR LED 恒流驱动芯片 特点 概述 内部集成 650V 功率管 LED 电流精度保持在±5%以内 在电感电流断续模式，适用于全范围输入电压，功率4W以下的反激 固定的原边峰值电流 185mA 式隔离LED恒流电源。 原边反馈技术使系统节省次级反馈电路 无需变压器辅助绕组检测和供电 需次级反馈电路，也无需变压器辅助绕组检测和供电，只需要极少 启动时间小于 100ms，实现了 LED 灯的“即开 的外围元件即可实现恒流，极大地节约了系统的成本和体积。 WS3240是一款高精度原边反馈LED恒流驱动芯片，芯片工作 WS3240芯片内部集成650V功率开关，采用原边反馈模式，无 即亮” WS3240内置高压启动技术，在全电压范围内启动时间小于 特有的恒流控制算法提高了恒流精度 100ms，实现了LED灯的“即开即亮”功能；WS3240芯片内带有 内置 AC 线输入电压恒流补偿 高精度的电流取样电路以及AC线电压恒流补偿，使得LED输出电流 极低的工作电流 精度达到±5%以内。芯片采用了特有的恒流控制方式，可以达到优 最大功率 4W 异的线性调整率。 LED 开路/短路保护 管脚浮空保护 限制保护（OCP） ，LED开路/短路保护， VDD欠压保护以及嵌位， PFM 控制带来优异的 EMI 性能 过温保护，管脚浮空保护等。 逐周期电流限制，内置前沿消隐 VDD 嵌位和低电压关闭功能（UVLO） 内置过温保护 WS3240提供了多种全面的保护模式，其中包括：逐周期电流 WS3240采用TO-92封装形式。 应用领域 LED 照明 典型应用图 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 1201 WS3240 Product Description 引脚定义与器件标识 WS3240 提供了 3-Pin 的 TO-92 封装，顶层如下图所示： WS3240NP：Product Code A：产品编码 X：内部代码 BCY：内部品质管控代码 YMX：D/C 引脚功能说明 引脚名 引脚号 引脚类型 Drain 1 漏端 GND 2 地 VDD 3 输入 功能说明 内部高压功率管漏极。 芯片地。 芯片电源。 电路内部结构框图 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 2/9 WS3240 Product Description 订购信息 封装形式 芯片表面标识 采购器件名称 3-Pin TO-92, Pb-free WS3240NP WS3240NP 推荐应用功率 型号 封装形式 WS3240NP TO-92 输入电压 最大输出功率 单电压（175VAC-264VAC） 4 W 全电压（90VAC-264VAC） 3 W 极限参数 符号(symbol) 参数（parameter） 极限值 单位（unit） VDD 芯片电源电压 7 V Ivdd_max 芯片 VDD 钳位电流 10 mA Drain 内部功率管的漏极 -0.3~650 V Tj 最高结温 150 ℃ Tjo 工作温度范围 -40~150 ℃ TSTG 最小/最大储藏温度 -55~150 ℃ 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。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 3/9 WS3240 Product Description 电气特性参数 条件：TA=25℃，（除非特别注明） symbol parameter Test condition Min Typ VDD_CLAMP VDD 嵌位电压 10mA VDD_reg VDD 供电压 5.8 UVLO_off VDD 欠压保护 5.3 I_VDD 静态电流 Max Unit 电源部分 6.3 VDD=6.1V V 6.1 V V 150 250 uA 185 194 mA 电流检测部分 Ipp 原边峰值电流 176 TLEB 前沿消隐时间 500 ns TDELAY 芯片关断延迟 100 ns D_max 最大占空比 50 % Toff_max 最大消磁时间 255 us Toff_min 最小消磁频率 3.6 us Tdem_OVP 开路检测参考消磁时间 5 us 反馈输入部分 恒流模式下消磁时间与开关 Tcc/Tdem 2 周期时间的比值 功率管 Rds_on 功率管导通阻抗 BVdss 功率管的击穿电压 Idss 功率管漏电流 Idrain=50mA 30 Ω 650 V 10 uA 过温保护 T_f 过温保护阈值 160 ℃ T_hys 过温保护迟滞 30 ℃ WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 4/9 WS3240 Product Description 功能描述 Vcc漏电，从而导致芯片启动不了的现象。请务必在布板和生 WS3240 是一款专用于 LED 照明的恒流驱动芯片，采用 产过程中加以严格的控制。 先进的恒流架构和控制方法，芯片内部集成 650V 功率开关， 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 输入电解电容 边反馈技术，WS3240 无需光耦及 TL431 反馈，也无需辅助 输出电解电容耐压必须考虑输入电压，常用的是400V。 绕组供电和检测，系统成本极低。 通常，输入电解电容的容量设计可以采用如下的经验公式： 90Vac~264Vac：1W 输出选用1uF输入电解电容 176Vac~264Vac：1W 输出选用0.5uF输入电解电容 极低的芯片工作电流 WS3240 的工作电流非常低，典型值为 150uA，低的芯片 工作电流提高了系统转换效率，同时降低了 VDD 电容的要求。 恒流原理和变压器匝比设计 假定系统工作在反激 DCM 模式，功率传输方程可以表示 为： 单芯片内置 650V 高压供电，启动时间小于 100ms 图 1 显示了芯片内部高压供电模块，当系统接入 AC 电源 P 后，芯片通过内部的 650V 高压 MOS 管给 VDD 电容充电，在 VDD 电压达到 5.8V 后，芯片使能清零并开始工作，启动时间 2 Lm I pk f s Vo I o 2 在上式中，P 为输出功率，Vo 和 Io 分别为系统输出电压和 小于 100ms，因而能够实现 LED 灯的“即开即亮”功能。芯 电流，η为系统功率转换效率，Lm 为变压器原边主电感的感量， 片正常工作时也是通过 Drain 来动态给 VDD 供电，从而可以 Fs 为系统开关频率，Ipk 为原边峰值电流，固定为 185mA。在 省去供电辅助绕组。 DCM 模式下，消磁时间 Tdem 可以表示为： Vo N Tdem s I pk Lm Np 其中，Np 和 Ns 分别为变压器初级和次级的匝数。结合以 上两式，输出平均电流以表示为： Io Io 2 2 I pk I pk Np Ns Np Ns f s Tdem Tdem Ts 其中 Ts 为开关周期。WS3240 采用 PFM 模式实现恒流， 使得原边电感电流的峰值保持恒定，同时让每个周期的消磁时 间 Tdem 与开关周期 Ts 的比例保持恒定，这样就可以实现输出 电流为定值，而且与线输入电压和变压器感量都无关。其中消 图1 磁时间 Tdem 与开关周期 Ts 的比例为 0.5： Tdem 0.5 Ts VDD 电容的选取 VDD电容是用于给芯片供电，从而确保芯片稳定工作。 布板的时候，要尽可能贴近芯片放置。 因此，最后得到的输出电流的表达式为： 推荐VDD采用1uF或以上容量的电容。如果选用的是叠层 N I o 185mA p 4 Ns 瓷片电容（MLCC），推荐用X7R的材质，从而保证高低温下， 容量的稳定性。另外，由于MLCC体积小，材质脆等特点，容 因此，电路效率一定的条件下，输出电流是通过变压器的 易出现由于外应力损坏或者因为PCB板上杂质的存在而出现 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 5/9 WS3240 Product Description 匝比来进行调整的。确定的输出电流，也就固定了变压器的匝 比。 消磁检测 WS3240 通过检测 Drain 端波形实现对变压器主电感的消 过压保护和变压器感量设计 磁时间检测，从而可以省去辅助绕组。 为了彻底解决客户遇到的外置OVP设定电阻受到潮湿，污 渍等影响，出现闪灯的故障。WS3240将OVP的保护时间固化 逐周期过流保护（OCP）和前沿消隐（LEB） 在IC的内部，可以通过变压器原边的电感量的设计来获取合适 WS3240 内 部 具 有 逐 周 期 电 流 限 制 （ Cycle-by-Cycle 的OVP电压。当LED开路时，输出电压逐周期增加，次边消磁 Current Limiting）功能。内部的前沿消隐电路可以消除 MOSFET 时间变短，当次边消磁时间Tons<5us时，芯片内部会触发过压 开启瞬间电流检测电阻上出现的电流尖峰，前沿消隐时间典型 保护。 值为 500ns，限流比较器在消隐期间被禁止而无法关断内置功率 V 通常，建议开路保护电压 OVP ，设定为最大带载电压的 MOSFET。 1.3-1.5倍以上。 变压器初级感量按式（4）来设定： LP N PS VOVP 5uS 185mA 最小关断时间 WS3240 集成了最小关断时间控制，典型值为 3.6us。最小 （4） 关断时间防止了功率开关关断初期的毛刺电压对芯片正常工作 N V 其中， PS ：初次级绕组的匝数比； OVP ：设定的OVP 的干扰，尤其是当变压器漏感感量较大，并且在输出电压较低 时。 电压。 内部功率 MOSFET 的软驱动 续流二极管 WS3240 内置了一个软驱动级，软驱动方式改善了系统的 MOSFET导通时，二极管将承受的反向电压按式（3）设 EMI 性能，实现了效率、可靠性和 EMI 的平衡。 定： VDIODE VIN NS VO _ MAX NP （3） 同时，选用的续流二极管反向耐压应预留一定的余量；通 PFM 控制改善 EMI 性能 WS3240 采用 PFM 控制，可以改善系统 EMI 性能，因为 PFM 属于变频控制，内置有频谱扩展功能。 过的电流的平均值等于输出电流。 由于续流二极管的工作频率在20K~120Khz，所以推荐使 管脚浮空保护 在 WS3240 中，管脚浮空现象发生不会导致系统损坏。 用Trr小于50nS的ES，ER等系列的超快恢复二极管或者肖特基 二极管。 输出短路保护 WS3240 内部集成了输出短路保护，一旦检测到输出短路， 输出电容 系统会自动进入打嗝模式, 直到短路保护条件除去。 推荐使用电解电容，稳定的容量可以提高电源效率，改善 LED纹波电流，提高光效。 自动重启保护 输出电解电容耐压必须考虑设置的Vovp电压。 WS3240 中，当某个保护被触发后，保护被锁存，同时芯 片开关动作终止，并且进入重启延时模式，这时 VDD 在 5.3V 线电压补偿 和 5.8V 之间振荡，重复 64 周期后进入正常启动模式，启动结 WS3240 内置线电压补偿功能，使得 LED 电流在全电压 束后，芯片开始动作，并确认保护是否解除，如果保护未解除， 范围内都能保持一致，具有非常小的线性调整率，确保高的恒 芯片又进入保护锁存状态，并重复延时重启，直至保护被解除。 流精度。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 6/9 WS3240 Product Description PCB 设计 在设计 WS3240 时，需要遵循以下指南： VCC 电容：VCC 电容需要紧靠芯片 VCC 和 GND 引脚。 地线：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：减小功率环路的面积，如输入电容，变 压器主级、功率管的环路面积，以及变压器次级、次级二极管、 输出电容的环路面积，以减小 EMI 辐射。 DRAIN 脚：增加此引脚的铺铜面积以提高芯片散热。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 7/9 WS3240 Product Description TO-92 封装外观图 D E Q1 b L c e 1 2 3 A e Winsemi Dimensions in Millimeters Symbol Dimensions in Inches Min Max Min Max A 3.30 3.90 0.130 0.154 b 0.35 0.55 0.014 0.022 c 0.31 0.51 0.012 0.020 D 4.30 4.90 0.169 0.193 E 4.30 4.90 0.169 0.193 e 1.17 1.37 0.046 0.054 L 12.5 15.5 0.492 0.610 Q1 0.74 0.89 0.029 0.035 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 8/9 WS3240 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 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 9/9