20151202085946 1367

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
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[email protected] Microelectronics Co., Ltd., All right reserved.
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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
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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。
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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
℃
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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
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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。
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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。
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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
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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
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