WS9441 Product Description 非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片 特点 概述 临界模式工作，无需电感补偿 内置 500V 功率 MOSFET 全范围交流输入电压的非隔离降压型 LED 恒流电源系统。WS9441 栅极驱动，无需辅助绕组供电 内部集成 500V 功率 MOSFET，只需要很少的外围元件，即可实现 高达±3%的 LED 电流精度 优异的恒流特性。芯片工作在电感电流临界模式，系统输出电流不 高达 93%以上的系统效率 随电感量和 LED 工作电压的变化而变化，实现优异的负载调整率。 LED 短路保护 采用先进的栅极驱动技术，芯片工作电流只有 200uA，无需辅助绕 CS 采样电阻短路保护 组供电，简化设计，降低系统成本。 智能温度控制技术，避免高温灯闪 芯片过温保护 问题。具有多重保护功能，包括 LED 开路/短路保护、电流采样电 外部可调输出开路/过压保护 阻短路保护和芯片过温保护。 WS9441 是一款高精度的 LED 恒流驱动芯片，适合于 85V-265V 内部采用了独特的智能温度控制，可以轻易解决高温时灯闪的 WS9441 提供 7-Pin 的 SOP7 封装。 应用领域 球泡灯 面板灯 LED 灯管 典型应用图 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI Copyright@Winsemi Microelectronics Co., Ltd., All right reserved. MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 1217 WS9441 Product Description 引脚定义与器件标识 WS9441 提供了 7-Pin 的 SOP-7 封装，顶层如下图所示： WS9441S7P：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 1 GND 2 ROVP 3 NC 4 VCC 5,6 DRAIN 7 CS 功能说明 芯片地 输出开路保护电压调节端，接电阻到地 无连接，必须悬空 芯片电源端 内部功率管漏端 电流采样端，接电流检测电阻到地 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 2/8 WS9441 Product Description 订购信息 封装形式 芯片表面标识 采购器件名称 7-Pin SOP-7, Pb-free WS9441 WS9441S7P 输出功率范围 型号 封装形式 输入电压 最大输出功率 WS9441S7P SOP7 单电压（175VAC-264VAC） 150V/120mA 80V/200mA 极限参数 符号(symbol) 参数（parameter） 极限值 单位（unit） VDS 内部高压 MOSFET 漏极到源极峰值电压 -0.3~500 V ICC_MAX 最大电源电流 2.5 mA VROVP LED 开路保护电压调节端 -0.3~7 V VSOURCE 内部高压 MOSFET 的源极电压 -0.3~8 V VCS CS 电流采样端电压 -0.3~7 V PDMAX 功耗 0.9 W TJ 最大工作结温 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 3/8 WS9441 Product Description 电气特性参数 条件：TA=25℃，VCC=15V（除非特别注明） 符号 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 17.8 18.8 19.8 V 电源供电部分 VCC_CLAMP VCC 嵌位电压 10mA UVLO_on 芯片启动电压 14 15 16.2 V UVLO_off VDD 欠压保护 9 9.5 10 V Ist 启动电流 VCC= 13V 150 220 300 uA Iop 工作电流 Fop=70KHz 100 170 250 uA 390 400 410 mV 电流检测部分 Vcs_th 电流检测阈值 TLEB 前沿消隐时间 350 ns TDELAY 芯片关断延迟 200 ns Toff_max 最大消磁时间 310 us Toff_min 最小消磁频率 4.5 us Ton_max 最大导通时间 100 us 内部驱动部分 Rovp=70k 功率管 Rds_on 功率管导通阻抗 Vgs=15V,Ids=0.5A BVdss 功率管的击穿电压 Vgs=0V,Ids=250uA Idss 功率管漏电流 Vgs=0V,Vds=500V 9 11 Ω 500 V 10 uA 过温保护 TREG WINSEMI 150 过热调节点 MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS ℃ WINSEMI MICROELECTRONICS 4/8 WS9441 Product Description 功能描述 其中，RCS为电流检测电阻阻值。为了保证系统的恒流精度， WS9441 是一款专为 LED 照明设计的恒流驱动芯片，应 建议采样电阻Rcs选用1%精度的电阻。 用于非隔离的降压型 LED 电源系统。它内部集成 500V 功率 LED 输出电流计算公式： MOSFET，并且采用先进的恒流控制方法和栅极驱动技术，只 I LED 需要很少的外围元件就可以达到优异的恒流特性，系统成本 I PK (mA) 2 低，效率高。 其中，IPK是电感的峰值电流。 启动 续流二极管 系统上电后，线电压通过启动电阻对 VCC 电容充电，当 VCC 电压达到芯片开启阈值时，芯片开始工作。WS9441 将 内部将 VCC 电压钳位在 17V。 MOSFET导通时，二极管将会承受等于输入电压的反向电 压。推荐使用耐压600V二极管。并且，由于续流二极管的工作 频率在20K~120Khz，所以推荐使用Trr小于50nS的ES，ER等 系统启动电流的典型值为 200uA（最大值为 300uA）。例 系列的超快恢复二极管。 如当使用在 176VAC—264VAC 时，启动电阻应按如下公式设 定为： RST 输入电解电容 V IN _ MIN 1.414 I ST _ MAX 输出电解电容耐压必须考虑输入电压，常用的是400V。 176 1.414 910 K 270 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 启动电阻建议采用两颗 1206 封装贴片电阻串联使用。 VCC 电容的选取 176Vac~264Vac：1W 输出选用0.5uF输入电解电容 输出电容 Vcc 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。 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。 推荐 Vcc 采用 1uF 或以上容量的电容。如果选用的是叠层瓷 输出电解电容耐压必须考虑设置的 Vovp 电压。 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 储能电感 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 Vcc 漏电，从而导致芯片启动不了的现象。请务必在布板和生 产过程中加以严格的控制。 WS9441 工作在电感电流临界模式，当芯片输出脉冲时， 外部功率 MOSFET 导通，流过储能电感的电流从零开始上升， 功率管的导通时间为： t on 恒流控制，输出 LED 电流设置 WS9441采用专利的恒流控制方法，只需要很少的外围元 L I PK VIN VLED 件，即可实现高精度的恒流输出。芯片逐周期检测电感的峰值 其中，L 是电感的感量；IPK 是流过电感的电流峰值；VIN 电流，CS 端连接到内部峰值电流比较器的输入端，与内部 是输入交流经整流后的直流电压；VLED 是输出 LED 上的电压。 400mV阈值电压进行比较，当CS电压达到内部检测阈值时， 当芯片输出脉冲关断时，外部功率 MOSFET 也被关断，流 功率管关断。CS比较器的输出还包括一个350ns的前沿消隐时 过储能电感的电流从峰值开始往下降，当电感电流下降到零时， 间。 芯片再次输出脉冲。功率管的关断时间为： 电感峰值电流的计算公式： I PK WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com toff 400 (mA) RCS WINSEMI 储能电感的计算公式为： MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 L I PK VLED WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 5/8 WS9441 Product Description L VLED (VIN VLED ) f I PK VIN 保护控制 WS9441 内置多种保护功能，包括输出 LED 开路/短路保 护，电流检测电阻短路保护和芯片过温保护。 其中，f 为系统工作频率。WS9441 的系统工作频率和输 芯片工作时自动检测负载状态，如果输出 LED 开路/短路、 入电压成正比关系，设置 WS9441 系统工作频率时，选择在 电流检测电阻短路或者电感饱和，芯片立刻进入短路保护状态， 输入电压最低时设置系统的最低工作频率，而当输入电压最高 功率 MOSFET 被关断。同时，芯片不断检测负载状态，直到 时，系统的工作频率也最高。 故障解除，当外部短路故障解除后，芯片自动恢复到正常工作。 WS9441 设置了系统的最小退磁时间和最大退磁时间，分 别为 4.5us 和 310us。由 TOFF 的计算公式可知，如果电感量 线电压补偿 很小时，TOFF 很可能会小于芯片的最小退磁时间，这时系统就 WS9441 内置线电压补偿功能，使得 LED 电流在全电压范 会进入电感电流断续模式，LED 输出电流会背离设计值；而当 围内都能保持一致，具有非常小的线性调整率，确保高的恒流 电感量很大时，TOFF 又可能会超出芯片的最大退磁时间，这时 精度。 系统就会进入电感电流连续模式，输出 LED 电流同样也会背 离设计值。所以选择合适的电感值很重要。 PCB 设计 在设计 WS9441 时，需要遵循以下指南： 旁路电容：VCC 的旁路电容需要紧靠芯片 VCC 和 GND 引 栅极驱动 脚。 WS9441 采用先进的栅极驱动技术，VCC 静态工作电流 地线：电流采样电阻的功率地线尽可能短，且要和芯片的 低至 170uA，无需辅助绕组供电，简化设计，降低系统成本。 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：功率环路的面积要尽量小，以减小 EMI 辐射。 智能温度控制 芯片远离续流二极管等发热元件。 WS9441 具有智能温度控制，在驱动电源过热时逐渐减小 输出电流，从而控制输出功率和温升，使芯片温度达到动态平 ROVP 电阻：开路保护电压设置电阻需要尽量靠近芯片 ROVP 引脚。 衡，以提高系统的可靠性。芯片内部设定智能温度控制温度点 DRAIN 脚：增加此引脚的铺铜面积以提高芯片散热。 为 150℃。 过压保护设置 WS9441 的开路保护电压可以通过 ROVP 引脚电阻来设 置，ROVP 引脚电压为 0.5V。 当 LED 开路时，输出电压逐周期增加，消磁时间变短， 可以根据需要设定开路保护电压，来计算相应的消磁时间： Tovp L V CS R CS V OVP 其中，Vcs 是 CS 的逐周期关断阈值(0.4V)；Vovp 是所设 定的过压保护点；然后根据 Tovp 来计算 ROVP 的电阻阻值， 计算公式如下： Rovp 120 7 . 67 * Tovp * 10 6 （KΩ） 建议开路保护电压设置为最大负载电压的 1.5 倍或者以 上。 WINSEMI MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS WINSEMI MICROELECTRONICS 6/8 WS9441 Product Description SOP7 封装外观图 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 WINSEMI 0.40 MICROELECTRONICS www.winsemi.com WINSEMI 0.80 MICROELECTRONICS Tel : +86-755-8250 6288 WINSEMI 0.016 MICROELECTRONICS Fax : +86-755-8250 6299 WINSEMI MICROELECTRONICS 0.031 WINSEMI MICROELECTRONICS 7/8 WS9441 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 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