:1 36 86 82 73 8 FL7701 具有PFC功能的智能 LED 灯集成驱动器 说明 Features 数字实现有源PFC功能 （无需附加电路即可获得高功率因数） 内置高压电源电路：自偏压 3 带有自启动模式的AOCP功能 46 内置过温保护功能 28 逐周期限流保护功能 87 电流保护管脚开路保护 -2 较低的工作电流：0.85mA (典型值) 具有5V滞环的欠压闭锁 55 可编程振荡频率 07 可编程LED电流 模拟调光功能 软启动功能 in 装饰照明用LED灯 co .h k 精确内部参考: ±3% 应用场合 .s 低功率照明用LED灯 /w ww FL7701为具有PFC功能的LED灯集成驱动芯片，采用了特 有的“自适应数字”技术，能够自动检测输入电压条件和传 送内部参考信号，可以获得较高的输入功率因数。当该驱 动芯片施加交流输入电压时，能够自动实现PFC功能。但 当输入直流电压时，PFC功能自动失效。FL7701无需较大 电容（电解电容），即可获得电源线路稳定性，而该稳定 性对LED灯系统具有显著的影响。 QQ :/ 订购信息 ht tp 器件编号 工作温度范围 FL7701M -40°C 至 +125°C FL7701MX © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 封装 8-管脚，小尺寸集成电路(SOIC), JEDEC MS012, .150-inch 窄型 包装方法 塑料管 胶带 & 卷盘 www.fairchildsemi.com FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function February 2012 LED EMI filter BD AC INPUT L HV ADIM OUT RT VCC FL7701 CS QQ GND :1 36 86 82 73 8 FRD 46 3 Figure 1. 典型应用 87 28 框图 HV -2 VCC JFET 55 VCC ZCD UVLO IAD ZCD ADIM 07 time k DAC TSD .h Soft start co Digital Block RT S ww .s in Oscillator R Reference + LEB tp ht © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 CS Leading Edge Blanking - :/ /w GND OUT Q - + AOCP 2.5V Figure 2. 框图 www.fairchildsemi.com 2 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 应用示意图 HV FL7701 OUT VCC NC GND RT ADIM QQ Figure 3. 管脚布局 :1 36 86 82 73 8 CS Pin # 名称 1 CS 2 OUT OUT. 需要连接到MOSFET的门极。 3 VCC VCC. 电源管脚，用于稳定驱动芯片的工作，用来检测ZCD作为内部参考。 4 RT RT. 该管脚允许通过外部电阻可编程工作频率。如果该管脚空置，驱动芯片将工作在预设的固定 频率。 5 ADIM 模拟调光。需要与内部电流源相连，可以采用一只外部电阻来改变输出电流。在非调光条件下， 需要连接一个小电容。 6 GND 地。 驱动芯片的地。 7 NC 悬浮 8 HV 高压。需要与高压线路相连，为驱动芯片提供电流。 46 说明 3 管脚定义 ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 28 电流检测. 限制输出电流，依赖于检测电阻的电压。 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 3 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 管脚布局 如果应力超过绝对最大额定值，器件就会毁损。在推荐的工作条件之上，该器件可能无法正常运行或操作，且不建议让 器件在这些条件下长期工作。此外，过度暴露在高于推荐的工作条件下，会影响器件的可靠性。 参数 VCC IC 电源电压 HV 高压检测 IO+/IO- 峰值驱动输出电流（拉/灌） VADIM 模拟调光 RT 管脚电压 VCS 电流检测的允许电压 TA 工作环境温度范围 TJ 工作结点温度 TSTG 存储温度范围 Max. 单位 20 V 500 V 250 mA 5 V 5 V 5 V -40 +125 C -40 +150 C -65 +150 C QQ VRT Min. :1 36 86 82 73 8 符号 θJA 结至环境热阻 135 C/W PD 功耗 660 mW 46 人体模型, JESD22-A114 静电放电能力 充电器件模型, JESD22-C101 28 ESD 3 (1,2) 2000 V 1000 ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 说明： 1. 热阻测试板。 尺寸: 76.2mm x 114.3mm x 1.6mm (1S0P); JEDEC 标准: JESD51-2, JESD51-3. 2. 假设无环境气流。 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 4 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 绝对最大额定值 根据特性结果，设计可保证-40°C ~ 125°C下的规格。 符号 参数 条件 Min. Typ. Max. 单位 14.0 15.5 17.0 V 13 14 V 8 9 V 5 6 V 0.85 1.10 mA 120 150 μA VCC 稳压器输出电压 VHV=100Vdc VCCST+ UVLO 正向阈值 VCC 升高 12 VCCST- UVLO 负向阈值 VCC 下降 7 VCCHY UVLO 滞环电压 HV 管脚电流 IST 启动电流 VHV=100VDC, CL=150pF, RT=Open 200 250 300 kHz RT=87kΩ 16 20 24 kHz RT Open 40.5 45.0 49.5 kHz 46 工作频率 fOSC RT=5.95kΩ QQ IHV 4 最短导通时间 tMIN 28 最大占空比 DMAX VRT RT 管脚参考电压 -2 前沿消隐时间 87 (3) tLEB 55 软启动环节 DC 模式 软启动时间(3) 48 07 tss 3 VCC :1 36 86 82 73 8 VCC 辅助供电环节 AC 模式 400 ns 50 % 350 ns 1.5 V 60 72 ms 7 Periods 参考环节 .h VCS2 tTSDH in 0.354 0.365 0.376 0.485 0.500 0.515 17.7 18.7 19.7 V (3) (3) 异常检测时间 (3) 热关断阈值 140 (3) 热关断阈值滞环 /w tTSDHY (3) CS 管脚的异常 OCP电平 .s tAOCP VCC 管脚的过压保护 ww VAOCP AC Mode co 保护环节 OVPVCC DC Mode CS 管脚的内部参考电压 k VCS1 V 2.5 V 70 ns 150 °C 50 °C :/ 调光环节 tp VADIM(ST+) ht VADIM(ST-) IAD 模拟调光正向阈值(3) 3.15 (3) 模拟调光负向阈值 ADIM 管脚的内部电流源 9 3.50 3.85 V 0.50 0.75 V 12 15 μA 说明： 3. 上述参数虽未在产品中全部列出，但皆通过设计保证。 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 5 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 电气特性 FL7701是一种基本的PWM控制器，可用于连续导电模式 （CCM）的降压变换器拓扑，采用数字控制算法，具有 智能PFC功能。FL7701具有一个采用高压开关器件的内部 自偏压电路。该驱动芯片的VCC管脚无需辅助供电路 径，这与典型的反激式控制芯片或PSR产品系列不同。 2. 内部PFC功能：如何获得较高功率因数 :1 36 86 82 73 8 FL7701具有一个简单且智能的内部PFC功能，无需额外检 测管脚或附加其它器件，如稳定电源电压的电解电容。在 FL7701的应用电路中，二极管整流桥后级电路不采用电 解电容。VCC管脚为该驱动芯片的电源输入端，具有较 高的电压纹波以及桥后整流电压。通过利用该管脚的电压 波动规律，该驱动芯片能够估算输入电压的相位，由此产 生内部参考信号。 当输入电压施加到HV管脚，且位于25V～450V之间， FL7701的VCC管脚保持15.5VDC，可以维持稳定的工作。 FL7701 还 具 有 一 个 UVLO 电 路 ， 当 VCC 电 压 上 升 高 于 VCCST+，内部UVLO模块获得释放，开始工作。当VCC 跌 落低于VCCST-，该驱动芯片停止工作。一般情况下，即使 输入电压包含严重噪声或处于不稳定条件下，这种滞环也 能够确保工作稳定。 FL7701具有一个智能的内部数字时钟，用于确定输入条 件。如果施加了交流电源50Hz或60Hz，该驱动芯片能够 自动改变内部参考信号，该信号类似于输入信号，可以带 来高输入功率因数。但是，如果施加了直流电源，该驱动 芯片的内部参考立即变为直流信号。 QQ 为了精确和可靠地计算VCC管脚上的输入电压相位， FL7701采用了数字技术（/调制/解调）。在完成该数字 技术后，FL7701采用了一种新的且与输入电压同相的参 考电压，如图5所示。该信号输入到最终比较器，与来自 检测电阻的电流信息进行比较。控制结果是，可以产生高 功率因数(PF)。 Vbridge Bridge Diode Output Voltage 3 Input Voltage Peak JFET Output Voltage t Vdd Charging Voltage JFET Output Voltage t 87 VCC 28 FL7701具有内部软启动功能，可以降低上电阶段的突波 电流。当该驱动芯片按照内部顺序启动工作时，内部参考 电压缓慢上升，持续一个预定的固定时间。在该瞬态周期 后，内部参考电压达到一个稳态值。在这段时间内，该驱 动芯片持续寻找来自VCC管脚输入电压的相位信息。如 果成功地捕获相位信息，在7个周期的瞬态时间内，该驱 动芯片能够自动跟随输入电压的参考波形。如果不能确定 相位，则该器件产生直流参考电平。 46 1. 软启动功能 ZCD -2 t 07 55 DAC_OUT Vbridge t Figure 5. 内部PFC功能 3. 驱动芯片工作 k FL7701具有自偏压功能，其中采用了一只高压器件，能 够提供足够的工作电流，使得在宽范围输入电压时都获得 恒定的启动时间。如果系统中没有接入LED，该驱动芯片 不能启动。在负载短路条件下，驱动芯片的占空比变得非 常小，足以防止故障发生。 co .h ILED 7*(T/2) in T/2 = 1/(Input Frequency * 2) Normal Operation ht tp :/ /w ww .s Figure 4. 交流模式时软启动功能 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 6 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 功能说明 n V f (1 Dmin ) FL7701的预设内部占空比范围小于50%，或者大约时间 400ns。该范围决定于输入电压和LED灯串中的灯数。 Lm 在工作模式下，最小占空比为： 如果峰值电流固定在350mApk，则峰值电流公式为： n V f I o ( peak) icon (1) Vin (max) irip 2 [H ] 350 [mA] (2) :1 36 86 82 73 8 Dmin f s i rip (3) 对于FL7701，LED的电流有效值决定着电感参数。为 了能够获得CCM模式，需要首先定义LED的有效值： 式中： η 表示系统效率; VIN(max) 表示最大输入电压; Vf 表示 LED正向压降; n 表示 LED灯串中灯数. I o ( rms) i rip irip [mA] 2 (4) 将式2 带入式4，可得电感量。 QQ Current Limit 350mA 46 3 ∆irip Average LED Current ton toff Dmin 1-Dmin 87 ∆irip 55 -2 Average LED Current 07 ∆icon Current Limit 350mA 28 (a) DCM Mode ton toff Dmin 1-Dmin (a) CCM Mode ht tp :/ /w ww .s in co .h k Figure 6. DCM 与CCM 工作 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 7 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 在DCM模式下，电感为： 4. 电感设计 VIN 3Π 2Π Bridge Diode Output Voltage Vbridge Vdd Charging Voltage Input Voltage Peak 4Π t :1 36 86 82 73 8 Π t ZCD t QQ DAC t Vdrain 46 3 VLED t 87 28 Input Voltage Peak ILED t 07 55 -2 Input Voltage Peak t .h k IFRD t co IMOSFET in t t T/2 = 1/(Input Frequency * 2) T = 1/Input Ferquency Figure 7. 典型性能特征 ht tp :/ /w ww .s Iinput © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 8 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 典型性能特征 EMI filter LED FRD AC INPUT HV ADIM OUT RT FL7701 VCC CS QQ GND L :1 36 86 82 73 8 BD 46 3 Figure 8. 无电解电容的应用 87 28 EMI filter BD LED FRD -2 07 55 AC INPUT Electrolytic Capacitor L HV ADIM OUT RT VCC FL7701 CS Figure 9. 带有电解电容的应用 ht tp :/ /w ww .s in co .h k GND © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 9 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 应用电路示例 17.0 5.5 VCCHY [V] VCC [V] 16.5 16.0 15.5 15.0 5.0 4.5 14.5 14.0 -40 -20 0 20 40 60 80 100 4.0 -40 120 -20 0 Temperature [°C] 20 40 :1 36 86 82 73 8 6.0 60 80 100 120 QQ Temperature [°C] Figure 11. VCCHY vs. 温度 150 28 14.0 46 3 Figure 10. VCC vs. 温度 -2 VCCST+ [V] IST [uA] 87 140 13.5 55 13.0 07 12.5 -20 0 20 40 60 Temperature [°C] 80 100 120 110 100 -40 120 -20 0 20 40 60 80 100 120 100 120 Temperature [°C] .h k 12.0 -40 130 Figure 13. IST vs. 温度 in co Figure 12. VCCST+ vs.温度 .s 48 fOSC [kHz] ww 8.5 50 /w VCCST- [V] 9.0 :/ 8.0 46 44 ht tp 7.5 42 7.0 -40 -20 0 20 40 60 Temperature [°C] 80 100 120 -40 Figure 14. VCCST- vs. 温度 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 -20 0 20 40 60 Temperature [°C] 80 Figure 15. fOSC vs. 温度 (Rt=Open) www.fairchildsemi.com 10 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 典型特性 22 51 20 50 49 18 16 -40 -20 0 20 40 60 80 100 48 -40 120 -20 0 Temperature [°C] 20 40 :1 36 86 82 73 8 52 DMAX fOSC [kHz] 24 60 80 100 120 100 120 QQ Temperature [°C] Figure 16. fOSC vs. 温度 (Rt=87kΩ) 46 3 Figure 17. DMAX vs. 温度 1.7 28 300 280 fOSC [kHz] 87 1.6 -2 VRT 260 55 240 200 -40 -20 0 20 40 60 80 1.4 07 220 100 1.5 1.3 -40 120 Temperature [°C] -20 0 20 40 60 80 .h k Temperature [°C] Figure 18. fOSC vs. 温度 (Rt=5.95kΩ) in co Figure 19. VRT vs. 温度 VCS1 ww 0.372 /w TMIN 450 0.376 .s 500 :/ 400 tp 0.364 0.360 350 ht 0.368 0.356 300 -40 -20 0 20 40 60 Temperature [°C] 80 100 -40 120 Figure 20. tMIN vs. 温度 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 -20 0 20 40 60 Temperature [°C] 80 100 120 Figure 21. VCS1 vs. 温度 www.fairchildsemi.com 11 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 典型特性 15 19.5 18.5 13 12 11 10 18.0 -40 -20 0 20 40 60 80 100 9 120 -40 -20 0 20 40 :1 36 86 82 73 8 19.0 IAD[uA] OVPVCC 14 60 80 100 120 Temperature [°C] QQ Temperature [°C] Figure 23. . IAD vs. 温度 ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 28 46 3 Figure 22. OVPVCC vs. 温度 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 12 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 典型特性 5.00 4.80 A 0.65 8 :1 36 86 82 73 8 3.81 5 B 1.75 6.20 5.80 4.00 3.80 1 4 QQ PIN ONE INDICATOR 5.60 1.27 (0.33) 1.27 C B A LAND PATTERN RECOMMENDATION 3 0.25 46 SEE DETAIL A 87 28 0.25 0.10 -2 C 0.51 0.33 0.25 0.19 OPTION A - BEVEL EDGE 07 0.50 x 45? 0.25 R0.10 GAGE PLANE R0.10 OPTION B - NO BEVEL EDGE k 0.36 NOTES: UNLESS OTHERWISE SPECIFIED co .h 8? 0? ww .s in 0.90 0.40 A) THIS PACKAGE CONFORMS TO JEDEC MS-012, VARIATION AA, ISSUE C, B) ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS. C) DIMENSIONS DO NOT INCLUDE MOLD FLASH OR BURRS. D) LANDPATTERN STANDARD: SOIC127P600X175-8M. E) DRAWING FILENAME: M08AREV13 SEATING PLANE (1.04) DETAIL A SCALE: 2:1 Figure 24. 8-管脚， 小尺寸集成电路 (SOIC), JEDEC MS-012, .150-Inch 窄型 :/ /w 0.10 C 55 1.75 MAX ht tp 封装图纸是作为一项服务，提供给考虑飞兆半导体产品的客户。请注意图纸上的版本和/或日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格 并不超出飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其指保修，保修涉及飞兆半导体的全部产品。 即时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获得最新的封装图： http://www.fairchildsemi.com/packaging/. © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0 www.fairchildsemi.com 13 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function 物理尺寸 :1 36 86 82 73 8 QQ 3 46 28 87 -2 55 07 k .h co in .s ww /w :/ tp ht www.fairchildsemi.com 14 更新及免责声明： 本文为中文翻译稿，仅供参考；Fairchild 半导体虽然合理谨慎从事以确保本文的准确和完整，但没有明示或暗示保证本文没有任何错误和疏忽； 请访问 www.fairchildsemi.com 网站查阅最新版本。 FL7701 — Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7701 • Rev. 1.0.0