WS3110 Product Description WS3110 单级有源 PFC 原边反馈恒流控制器 特点 概述 ■ 快速上电启动 WS3110 是一款适用于中小功率 AC/DC LED 驱动的高集 ■ 低工作电流（0.6mA） 成度和高性能的单级、具有有源功率因素校正的原边反馈恒流 ■ 单级、有源功率因素校正 控制器。 ■ 恒流精度在±5%以内 WS3110 采用原边反馈控制，使系统应用中可以省 去 ■ 原边反馈技术，节省次级反馈电路 ■ 可编程的恒流电流 TL431 和光耦，降低了成本。全电压输入范围内恒流精度能保 ■ 内置线电压补偿，良好的线调整率 持在±5%以内。通过 CS 端的采样电阻 Rs 可调整输出功率和 ■ 内置负载补偿，良好的负载调整率 电流。此外，芯片自带的有源功率因素校正电路，可以实现很 ■ 软启动功能 高的 PF 值和很低的总谐波失真。 ■ 内置前沿消隐 WS3110 采用内部快速充电电路，可以实现快速上电 ■ 逐周期电流限制保护（OCP） 启动和极低待机功耗；芯片内置了线电压补偿和负载补偿，使 ■ VCC过压保护 恒流系统具有良好的线调整率和负载调整率 ■ 过温保护(OTP) WS3110 提供了天然的软启动功能和多种全面的可恢复 ■ 变压器饱和保护 ■ 内置功率管饱和保护 保护模式，其中包括：逐周期电流限制保护（OCP）、VCC ■ 低电压关闭功能（UVLO） 电压的过压保护以及低压关闭（UVLO）、输出端 LED 的过压 ■ 输出端LED过压/短路保护 /短路保护和 CS 引脚的开短路保护、过温保护等。为了更好的 ■ 关键引脚(CS)开短路保护 保护高压功率 MOSFET，栅极驱动输出电压 ST 被嵌位在 15V。 应用领域 WS3110 提供 8-Pin 的 SOP-8 封装。 ■ 中小功率LED驱动： ■ GU10\E27 LED球泡灯、射灯 ■ LED PAR30、PAR38灯 ■ LED日光灯 ■ 其它LED照明 典型应用图 85V- 265V AC 1 C S 2 GND ST 7 S o u rce 8 3 C OM P 4 M U LT VCC 6 ZC D 5 W/T-S023-Rev.A/3 Apr2014 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 0313 WS3110 Product Description 引脚定义与器件标识 WS3110 提供了 8-Pin 的 SOP-8 封装，顶层如下图所示： 1 GND 2 Com p 3 M ult 4 WS3110S8P AXB YM CS 8 S o u rce 7 ST 6 VCC WS3110S8P: A: 产品编码 X：内部代码 B：地域代码 YM：年代码，月代码 ZCD 5 引脚功能说明 引脚名 引脚号 引脚类型 cs 1 电流监测 Gnd 2 地 comp 3 MULT 4 线电压侦测 ZCD 5 反馈输入 vcc 6 电 源 电源。 ST 7 启 动 芯片启动引脚，连接功率管的栅极 Source 8 驱动输出 源极驱动引脚，连接功率管的源极 补 功能说明 电流监测反馈输入引脚。用于判断是否达到限流值。 地。 偿 环路补偿引脚，外接电容到地进行环路补偿 乘法器输入引脚，通过两个分压电阻连接线电压 辅助绕组通过电阻分压网络接至 ZCD 脚，反映输出电压的大小以决定空载 电压和过压保护，同时用于副边放电时间侦测。 电路内部结构框图 c s 15 out 5 8 ZCD L in e compensation S&H PWM Current control REF L o g ic & d rive r Transformer saturation protect C la m p @ 2V Load compensation G M c om p 8 Second-on detect LED 3 sh o rt LED OVP m ult 4 S t a rt u p M u lt UVLO 2 7 6 gnd ST vcc Inter su p p ly W/T-S023-Rev.A/3 Apr2014 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 0313 WS3110 Product Description 订购信息 封装形式 8-Pin SOP-8, 芯片表面标识 采购器件名称 WS3110S8P WS3110S8P Pb-free 推荐工作条件 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） value 值（value value） unit 单位（unit unit） VCC VCC 供电电压 10~25 V TA 操作温度 -20~85 ℃ 极限值 unit 单位（unit unit） 25 V 极限参数 (symbol) 符号(symbol) parameter 参数（parameter parameter） VCC DC 供电电压 VZCD ZCD 引脚输入电压 -0.3~7 V VCS CS 引脚输入电压 -0.3~7 V VCOMP COMP 引脚输入电压 -0.3~7 V VMULT MULT 引脚输入电压 -0.3~7 V ST 引脚输入电压 15 V Source 引脚输入电压 25 V 最大工作结温 150 ℃ -40~150 ℃ 10 mA VST VSource TJ 最小/最大储藏温度 TSTG ST 嵌位电流 IST 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。 ESD 参数 Symbol Parameter Value Unit VESD-HBM 人体模式 2 KV VESD-MM 机器模式 200 V 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 3/9 WS3110 Product Description 电气特性参数(若无特殊说明，TA=25℃，VCC=16V) Supply Voltage (VCC) symbol parameter Test condition I_VCC_ST Start up current VCC=( UVLO_OFF -1)V 40 70 uA I_VCC_OP Operation Current Fsw=60KHz 0.6 1.2 mA Iq Static Current VCC=14V, No switching 0.32 0.6 mA UVLO_ON Turn on threshold Voltage VCC falling 5.2 5.8 6.5 V UVLO_OFF Turn-off threshold Voltage VCC rising 10 11 12 V VCC_hold VCC hold voltage VCC falling 7 7.5 8 V Over voltage Min Typ Max Unit protection OVP Ramp VCC until no-switching 25.8 V Threshold Start up section (ST) ST_clamp_be ST clamp before UVLO Ist=1mA ，VCC=10V 16 17 18 V ST_clamp_af ST clamp after UVLO VCC=14V 14 15 16 V IST_be IST before UVLO ST=14V，VCC=10V 20 35 uA IST_af IST after UVLO ST=14V，VCC=14V 35 60 uA 0.3 0.306 V Error Amplifier Section VREF Reference voltage for EA Comp_clamp Comp low-clamp voltage Vcomp Linear operating range Vth_short Output short threshold 0.294 1.5 1.5 V 3.5 4.5 V V MULT Section VMULT Linear operating range 0 2.5 V ZCD Section VZCD Demagnetization threshold ZCD falling 0.4 V VZCD_hys VZCD threshold hysteresis ZCD risind 0.6 V ZCD_ovp LED open-protect threshold 5.5 V Toff_min Minimum OFF time 4 us Toff_max Maximum OFF time 150 us Vth_ocp Circle by circle OCP threshold 2.0 V TLEB LEB time 350 ns Td Delay to output 180 ns VCC=7.5V，Ids=1A 0.3 Ω Vds =(Vsource -Vcs) 2.1 V CS Section S Section Rds_on Inter power mos saturation Vds_OVP protection 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 4/9 WS3110 Product Description Vd_OVP Transformer saturation protection 3.3 V 150 ℃ Temperature Section OTP WIN SEM I Over temperature protection 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 5/9 WS3110 Product Description 功能描述 可调节的 CC 恒流点 WS3110 是一款适用于中小功率 AC/DC LED 驱动的 在 WS3110 中，CC 恒流点可由 CS 端所接电阻 Rcs 调节。 高集成度和高性能的单级、具有有源功率因素校正的原边反馈 Rcs 越大，CC 恒流点越小；反之亦然。 恒流控制器。准谐振的临界断续模式使芯片在具有高的功率因 LED 输出电流平均值计算公式如下： 素和低的总谐波失真的同时获得很高的效率和良好的 EMI 性 I out = 能。 N N p S × V REF 2 × R CS 其中 VREF 为运放参考电压， Rcs 为原边电流侦测电阻， Np/Ns 启动 系统上电后，线电压通过启动电阻给ST引脚电容充电 为变压器原副边匝比。 (ST在启动器件消耗的电流约20uA)，VCC电压会跟随ST电压 上升而上升 (在启动期间ST最高会被钳位在16V)，因此VCC 临界 DCM 模式与工作频率 能很快充电上升到脱离UVLO的阈值电压以上，器件可以实现 WS3110 的工作与临界断续模式，因此其频率由负载情况 快速启动 ,启动后芯片内部停止对 VCC充电 (ST 被钳位在 和线电压共同决定。负载越轻，原边峰值电流越小，因此原边 14V)，芯片开始发出脉冲，当输出电压上升到一定程度时，辅 和副边的导通时间均越小，工作频率越高，最高工作频率受限 助绕组开始给VCC供电。VCC的过压保护阈值为25.8V，因此 于芯片内部最小关断时间 Toff_min (4us) ，因此工作频率不会 推荐的工作电压范围为10V~23V。正常工作时，如果VCC掉 高于 250KHz。 到7.5V以下，则启动电路会被唤醒，给VCC电容补电，直至 在启动期间或者输出短路时，由于输出电压过低， ZCD 引脚 VCC高于8V。 小于 0.4V，芯片无法侦测到副边消磁，因此芯片会由最大关 断时间 Toff_max (150us) 来决定工作频率约 7KHz。 此外由于芯片内置了 PFC 电路，其工作频率会随线电压的包 工作电流 络周期性(T=10ms)地变化，从而将 EMI 能量分布到宽范围的 WS3110 具有很低的的工作电流（0.6mA）和待机电流 频率带，因此可以获得良好的 EMI 性能 (0.3mA)，从而可以有效地提高开关电源的转换效率以及降低 待机功耗。 电流检测和前沿消隐 WS3110 内部具有逐周期电流限制（Cycle-by-Cycle Current 消磁、线补偿与输出电压侦测 Limiting）功能。开关电流通过检测电阻输入到 CS 引脚。引 WS3110 通过 ZCD 引脚来侦测副边消磁时间和输出电 脚内部的前沿消隐电路可以消除 MOSFET 开启瞬间的电压毛 压。ZCD 连接辅助绕组的分压网络，芯片内部设置了下降阈 刺，因此 CS 输入端的外接 RC 滤波电路可以省去。限流比较 值为 0.4V，上升阈值为 1V，用于侦测副边导通时间，以便做 器在消隐期间被禁止而无法关断内置功率 MOSFET。 PWM 占 恒流控制和临界 DCM 导通。 空比由电流检测端的电压和 comp、mult 的电压决定。 在副边导通时，辅助绕组感应输出电压，由下式给出： V AUX = N AUX * (Vo + ∆V ) NS 环路补偿与软启动 WS3110 通过 COMP 引脚外接电容进行环路补偿，为了滤 其中△V 是输出二极管两边的压降。因此 ZCD 可间接侦测输 出电压，当输出 LED 开路时，输出电压上升，ZCD 超过内部 5.5V 的阈值，从而出发过压/开路保护，进入 UVLO 自动重启 除功频纹波，COMP 引脚需要接一个 1uF 左右的电容，以保 持环路的稳定。 芯片上电启动时，内部会有约 300uA 的大电流对 COMP 充电 至 1.5V，然后由运放 GM 根据负载情况决定 COMP 的电压， 模式。 此外，ZCD 引脚在原边导通时，可间接侦测线电压，并用于 峰值电流的线电压补偿，通过改变 ZCD 的上分压电阻，可以 由于运放 GM 的最大 sink/source 电流均为 uA 级别，因此上 电后 COMP 电压会缓慢上升，原边峰值电流也会逐周期慢慢 增加，从而实现系统的软启动。软启动时间取决于 COMP 引 在一定程度上调节线电压补偿的力度。 脚电容的大小。 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 6/9 WS3110 Product Description 栅极驱动内置功率管与变压器饱和保护 WS3110 提供了全面的保护特性，系统可以获得最高可靠 WS3110 通过 Source 引脚(高压功率管的源端、内置低压 性。其中包括逐周期限流保护（OCP），片上 VCC 过压保护 功率管的漏端)来实现内置功率管的饱和保护和变压器的饱和 以及低压关断（UVLO），ST 引脚钳位保护，过温保护，输出 保护。当内置功率管的漏源电压 Vds(即 Source 引脚与 CS 引 LED 过压和短路保护，变压器饱和保护和内置功率管的饱和 脚的电压差 Vsource -Vcs)超过 2.1V 时，即认为内置功率管 保护。 饱和了；当 Source 引脚电压高于 3.3V 时，会触发变压器的 一旦发生保护，芯片关闭脉冲，并停止对 VCC 供电，当 VCC 饱和保护。 下降至低于 UVLO 门限电压时器件进入自动重启模式，一旦 保护解除，芯片自动进入正常工作状态。 保护控制 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 7/9 WS3110 Product Description SOP-8 封装信息 B2 A1 A2 0 . 5 * 0.125± 0. 05 球形标记 D D1 B B1 A C4 A3 R2 C C1 θ4 C2 θ2 R1 θ1 C3 θ3 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 8/9 WS3110 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 9/9