:1 36 86 82 73 8 FL7732 单级PFC原边调节离线LED驱动器 说明 高性价比方案:无需输入大电容及反馈电路 功率因数校正(PFC) FL7732为一种高度集成的PWM控制器,拥有多种突出特 征,能够增强小功率反激变换器的性能。该器件采用的专 有拓扑,大大简化了LED照明应用的电路设计。 精确恒流(CC)控制,免受输入电压、输出电压、励磁 电感波动的影响 线性频率控制,可以改善效率和简化设计 LED开路保护 LED短路保护 逐周限流 过温保护,自动重启动模式 低启动电流:20μA 低操作电流:5mA 跳频功能可以改善EMI 性能 VDD 欠压闭锁(UVLO) 门极输出最高电压钳位在18V SOP-8 封装 应用电压范围:80Vac ~ 308Vac QQ 特征 87 28 46 3 通过采用单极PFC 拓扑形式及初级侧调制(PSR)方式, 本方案不需要输入大电容及反馈电路,可以最大程度减少 外围元器件数量并降低总体成本。通过在COMI脚连接一 个外部电容的来维持开通时间的恒定,从而使FL7732能 实 现 较 高 的 功 率 因 数 ( PF ) 和 较 低 的 总 谐 波 失 真 (THD)。 FL7732拥有LED开路、LED短路和过温保护。在LED短路 条件下,限流值自动减小,可以最大程度地降低输出电 流,保护外部器件。 FL7732 的 振 荡器 具 有 跳 频 功能 , 能 够 改 善 EMI 性 能 。 FL7732控制器采用了8管脚SOP封装。 ww .s in co .h k 07 55 -2 精确恒流控制能够准确地调节输出电流,在输入电压和输 出电压变化时维持输出电流恒定。工作频率也随着输出电 压成比例地变化,保证工作在断续导电模式(DCM)下,维 持更高的效率和简化的设计。 :/ LED照明系统 tp /w 应用场合 ht 订购信息 器件型号 工作温度范围 FL7732M -40°C 至 +125°C © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 封装 8-管脚,小尺寸集成电路封装 (SOIC) 包装方式 胶带&卷盘 www.fairchildsemi.com FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver February 2012 BRIDGE DIODE TRANS :1 36 86 82 73 8 Line Input FUSE GATE VDD GND N.C VS GND CS 2 8 6 1 87 28 46 3 COMI QQ FL7732 4 5 7 3 55 -2 Figure 1. 典型应用 07 内部框图 Shutdown .h k Internal Bias S VDD Good + - co VDD 4 OSC OCP Level Controller Q LEB R Error Amp. DCM Frequency Controller Freq. + tp 7 COMI 5 ht NC 1 CS VOCP :/ VDD Good VS Sawtooth Generator - /w S + TSD + - ww .s - + GND 3 2 GATE R in VOVP Gate Driver Q tdis Detector VREF TrueCurrent™ Calculation 6 VS GND 8 Sample & Hold VS Figure 2. 功能框图 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 2 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 应用示意图 ZXYTT 7732 TM :1 36 86 82 73 8 F: 飞兆半导体标记 Z: 工厂代码 X: 1-位年份代码 Y: 1-位周代码 TT: 2-位模具运行代码 T: 封装类型 (M=SOP) M: 制造流程代码 Figure 3. 顶部标记 QQ 管脚配置 CS 1 8 GND GATE 2 46 3 7 COMI GND 3 28 6 VS VDD 4 -2 87 5 NC 55 Figure 4. 管脚配置 Pin # 名称 1 CS 2 GATE PWM信号输出。该管脚采用内部图腾柱输出驱动器,用于驱动功率MOSFET。 3 GND 接地 4 VDD in 07 管脚定义 5 N.C k .h co 电源。采用该管脚,提供芯片工作电流和MOSFET驱动电流。 ww .s 悬浮 电压检测。该管脚用于检测输出电压信息和放电时间,用于线性频率控制和恒流调节。该管脚需 要连接到与辅助绕组相连的分压电阻。 COMI 恒流环补偿。该管脚连接至COMI和GND管脚之间的电容,补偿电流循环增益。 GND 接地 VS :/ ht tp 8 电流检测。该管脚需要连接到电流检测电阻,用来检测MOSFET电流,在恒流调节中用于调节输 出电流。 /w 6 7 说明 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 3 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 标记信息 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。 符号 VS 管脚电压 VCS CS 管脚输入电压 COMI 管脚输入电压 VGATE GATE 管脚输入电压 PD 耗散功率 (TA<50°C) Rthja 热阻 (结点至空气) Rthjc 热阻 (结点至壳体) TL 存储温度范围 30 V 7 V -0.3 7 V -0.3 7 V -0.3 30 V 633 mW 158 °C /W 39 °C /W 150 °C 150 °C 260 °C 5 KV 2 KV -55 引线温度 (焊接 10s) 充电模式, JESD22-C101 静电放电能力 人体模式, JESD22-A114 28 ESD 最大结温 46 TSTG 单位 -0.3 QQ VCOMI Max. :1 36 86 82 73 8 DC 电源电压(1,2) VVS TJ Min. 3 VVDD 参数 ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 说明: 1. 若压力超过绝对最大额定值中所列的数值,可能会给器件造成不可修复的损坏。 2. 测得的所有电压,除差模电压之外,都参照GND管脚。 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 4 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 绝对最大额定值 若无说明,VDD=15V 和 TA=25°C。 符号 参数 条件 Min. Typ. Max. 单位 16.0 17.5 V 7.75 8.75 V 4 5 mA 2 20 μA 23.5 25.0 V 1.5 V VDD-ON 导通阈值电压 14.5 VDD-OFF 关断阈值电压 6.75 IDD-OP 工作电流 最大频率 CL=1nF IDD-ST 启动电流 VDD=VDD-ON – 0.16V VOVP VDD 过电压保护 3 22.0 输出电压低电平 VDD=20V, IGATE=-1mA VOH 输出电压高电平 VDD=10V, IGATE=+1mA Isource 峰值源电流 VDD=10 ~ 20V Isink 峰值灌电流 VDD=10 ~ 20V tr 上升时间 CL=1nF tf 下降时间 CL=1nF 46 28 输出钳位电压 VCLAMP V 60 mA 180 mA 100 150 200 ns 20 60 100 ns 12 15 18 V CC的最大频率 VDD=10V, 20V 60 65 70 kHz fMIN-CC CC的最小频率 VDD=10V, 20V 21.0 23.5 26.0 kHz f=fMAX-2kHz 2.25 2.35 2.45 V 0.55 0.85 1.15 V ±1.8 ±2.9 ±4.0 kHz CC最大频率的VS VSMIN-CC CC最小频率的VS fHOPPING 跳频范围 tHOPPING 跳频周期 tON(MAX) 最大导通时间 f=fMIN +2kHz co .h k 2 电流检测部分 参考电压 VCCR 恒流调节的 EAI 电压 tLEB 前沿消隐时间 tMIN CC最小导通时间 ww .s in VRV VCS=0.44V 至 GATE 的传输延迟 14 16 2.475 2.500 2.525 V 2.38 2.43 2.48 V 50 300 ns 600 ns tDIS VS 的死区时间 1.5 :/ 100 tDIS-BNK VS 死区的 VS 电流 100 tp IVS-BNK ms 12 VCOMI=0V /w tPD 07 VSMAX-CC 55 fMAX-CC -2 87 振荡器环节 5 3 VOL QQ 门极环节 :1 36 86 82 73 8 VDD 环节 150 ns s ht 电流误差放大器环节 Gm 跨导 mho 85 ICOMI-SINK COMI 灌电流 VEAI=3V, VCOMI=5V 25 38 ICOMI-SOURCE COMI 源电流 VEAI=2V, VCOMI=0V 25 38 VCOMI-HGH COMI 高压 VEAI=2V 4.9 VCOMI-LOW COMI 低压 VEAI=3V V 0.1 V Continued on the following page… © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 5 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 电气特性 若无说明,VDD=15V 和 TA=25°C。 符号 参数 条件 Min. Typ. Max. 单位 过流保护环节 VLowOCP OCP 的VCS 阈值电压 0.60 低 OCP的 VCS 阈值电压 0.13 VLowOCP-EN 启用低OCP电平的 VS阈值电压 VLowOCP-DIS 禁用低OCP电平的 VS 阈值电压 过温保护环节 TOTP TOTP-HYS OTP的阈值温度(3) 140 重启结温磁滞 0.67 0.74 V 0.18 0.23 V :1 36 86 82 73 8 VOCP 0.4 V 0.6 V 150 10 160 o C o C ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 28 46 3 QQ Note: 3. 如果过温保护激活,供电系统进入自动恢复模式(Auto Recovery Mode),输出被禁止。在超过最大结温时,器件 工作不受保障。OTP性能由设计保证。 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 6 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 电气特性 (续) 外部大电容(典型值>1µF)来维持。恒定频率和DCM工作 由线性频率控制来获得。 FL7732为AC-DC PWM控制器,用于LED照明应用。专有 的TRUECURRENTTM 技术,能够精确地调节LED电流, 在输入电压、输出电压以及励磁电感出现波动时维持输出 电流恒定。振荡器的线性频率控制能够降低导通损耗,并 在输出电压宽范围内维持DCM工作,确保该单级反激变 换器拓扑能够实现高功率因数校正。该器件具有多种保 护,例如LED短路保护、LED开路保护、过温保护以及逐 周限流功能,能够使系统稳定地工作并保护外部器件。 :1 36 86 82 73 8 IIN IIN_AVG 启动 在启动阶段,供电能力较差,这是由于PFC变换器具有较 低的反馈环带宽。为了提升启动阶段的供电能力,内部振 荡器设计了一个时长12ms启动模式时间。在启动模式 下,开通时间决定于电流模式控制,具有0.2V CS 电压限 度,而且跨导增大14倍,如图5所示。启动模式后,采用 COMI管脚电压,开通时间受控于电压模式,同时误差放 大器跨导减少到85mho。 QQ GATE Constant Frequency Figure 6. 输入电流和开关过程 3 VDD = VDD_ON VIN 46 线性频率控制 28 如上所示,在反激拓扑中,为了获得较高的功率因数, DCM工作模式必须得到保证。为了在宽输出电压范围内 维持DCM,在线性频率控制下,频率需要根据输出电压 进行线性调节。采用辅助绕组和连接到VS 管脚的阻性分 压电路,检测输出电压,如图7 所示。 87 VCS -2 0.2V 07 55 14gm gm VCOMI OSC VOUT Startup Mode: 12ms Linear Frequency Controller ILED f Time VS VS co .h k 6 in Figure 5. 启动顺序 Figure 7. 线性频率控制 .s 恒流调节 ht tp :/ /w ww 采用漏极电流峰值以及电感电流放电时间,可以估算输出 电流,这是因为在稳态时,输出电流与二极管电流具有相 同的均值。漏极电流峰值取决于CS 管脚。电感放电时间 (tdis) 需要由tdis 检测器进行检测。通过采用三个信号源, 即漏极电流峰值、电感放电时间和工作开关周期, TRUECURRENT™ 模块能够估算输出电流。计算所得输 出与内部高精度参考电压相比较,得到误差电压 (VCOMI),在电压模式控制中,控制导通时间。 PFC与THD 在传统的升压变换器中,为改善功率因数校正(PF)和降 低总谐波畸变率(THD),常常采用临界模式(BCM),用来 保持输入电流与输入电压同相。然而,在反激/降压升压 拓扑中,采用恒定导通时间和断续导电模式(DCM),且 采用恒定开关频率,可以实现高的PF和低的THD,如图6 所示。恒定导通时间由内部误差放大器和COMI管脚处的 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 7 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 功能说明 Secondary Current nV O Lm VIN t n VO = 75% VO.NOM 3 V 4 O Lm 0.2V 4 t 3 4 t DIS 3 n VO = 60% VO.NOM VCS 3 V 5 Lm VDD VDD_ON O 5 t DIS 3 QQ t DIS 5 t 3 VDD_OFF 46 VO = VO.NOM :1 36 86 82 73 8 LED Short ! 3 Primary Current Figure 8. 原边与副边电流 28 Figure 10. LED短路条件下波形 87 BCM控制 LED开路保护 在LED开路条件下,FL7732能够保护外部器件,例如副 边的二极管和电容。在关断阶段,VDD 电容得到充电,达 到辅助绕组电压,该电压被作为反射的输出电压进行施 加。因为VDD 电压包含有输出电压信息,VDD管脚处的 内部电压比较器能够触发输出过压保护(OVP),如图11 所示。当至少一个LED处于开路,输出负载阻抗变得非常 高,输出电容快速充电到VOVP x Ns / Na。接着,开关过 程中断,VDD 模块进入打嗝“Hiccup”模式,直到LED开路 条件解除为止,如图12所示。 07 55 -2 副边二极管导通时间的结束时刻可以超过由线性频率控制 设置的开关周期。在这种情况下,FL7732不允许CCM工 作模式,也不允许工作模式由DCM更改为BCM。因此, FL7732从本质上消除了CCM模式带来的次谐波震荡。 LED 短路保护 .h k 在LED短路条件下, MOSFET和副边二极管通常要承受 较大的电流应力。但是,在LED短路条件下,FL7732能 够相应改变OCP动作值。当VS 低于0.4V,OCP动作值由 0.7V转为低于0.2V,如图10所示,能够限制供电强度,并 减轻外部器件遭受的电流应力。 in co Internal Bias 1 CS VDD Good .s LEB VOVP + - /w :/ tp - + At VS < 0.4V, VOCP = 0.2V ht + - VDD 4 ww VOCP 6 VS At VS > 0.6V, VOCP = 0.7V S Figure 9. 内部OCP模块 VDD Good Q Shutdown Gate Driver R Figure 11. 内部OVP模块 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 8 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 图10给出了LED短路条件下的工作波形。当LED短路后, 输出电压快速下降到0V。反射的副边电压也为零,使得 VS 低于 0.4V。0.2V OCP 动作值限制了原边电流,VDD 进 入打嗝“hiccup”状态,在UVLO滞环内重复上升和下降。 当输出电压下降时,副边二极管导通时间增加,线性频率 控制延长了开关周期,这样在宽输出电压范围内可以保持 DCM工作,如图8 所示。频率控制降低了原边电流有效 值,在满载条件下可以获得较高的效率。 VDD_OVP VDD_ON 过温保护(OTP) VDD_OFF VDD_OVP x Ns/Na :1 36 86 82 73 8 如果结温超出150°C,FL7732内置的温度检测电路封锁 PWM 输 出 。 当 PWM 输 出 关 闭 时 , VDD 电 压 逐 渐 降 至 UVLO电压。部分内部电路关闭,VDD 再次开始逐渐增 加。当VDD 升至16V,全部内部电路开始工作。如果结温 仍然高于140°C,PWM控制器立即关闭。 VOUT 频率跳变 GATE 频率跳变功能能够改善EMI,该功能能够在更宽频率范围 内扩散能量,其带宽超出了EMI测试设备的带宽。内部跳 频电路调节开关频率的范围为±2.9kHz。 QQ Figure 12. Waveforms in Open-LED Condition 欠压闭锁(UVLO) ht tp :/ /w ww .s in co .h k 07 55 -2 87 28 46 3 在器件内部,开通与关断阈值分别固定为16V和7.5V。在 启动过程中,VDD 电容必须经由启动电阻充电至16V,方 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 9 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 可启动FL7732。VDD 电容持续为VDD 供电,直到器件所需 功率可以由主变压器的辅助绕组供电为止。在启动过程 中,VDD 不能跌至7.5V以下。在启动阶段,UVLO的滞环 窗口能够确保VDD 电容足够为VDD 供电。 LED Open ! VDD 16.2 7.90 15.9 7.80 15.6 7.70 7.60 15.3 7.50 15.0 -40 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 -40 100 125 -30 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 100 125 85 100 125 85 100 125 4.10 23.4 4.00 23.3 23.2 87 3.90 46 23.5 28 4.20 3 QQ Figure 14. VDD-OFF vs. 温度 VOVP IDD_OP Figure 13. VDD-ON vs. 温度 -15 :1 36 86 82 73 8 8.00 VDD_OFF VDD_ON 16.5 23.1 -2 3.80 23.0 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] -40 100 125 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] Figure 16. VOVP vs. 温度 .h k Figure 15. IDD-OP vs. 温度 85 07 -40 55 3.70 FMIN-CC [kHz] in 24.8 .s 69.0 ww 66.0 /w FMAX-CC [kHz] 72.0 63.0 26.0 co 75.0 -40 22.4 21.2 20.0 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 100 125 -40 Figure 17. fMAX_CC vs. 温度 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] Figure 18. fMIN_CC vs. 温度 ht tp :/ 60.0 23.6 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 10 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 典型性能特征 2.51 2.53 2.47 2.51 2.43 2.49 2.47 2.39 2.45 2.35 -40 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 -40 100 125 -30 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 100 125 85 100 125 Figure 20. VVVR vs. 温度 QQ Figure 19. VCCR vs. 温度 -15 :1 36 86 82 73 8 2.55 VVVR VCCR 2.55 0.190 46 0.187 0.71 28 VOCP-Low 0.184 0.70 87 0.181 0.69 0.178 0.68 -2 VOCP-High 3 0.72 0.175 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] 85 -40 -30 -15 0 25 50 75 Temperature[ºC] Figure 22. VOCP-LOW vs. 温度 ht tp :/ /w ww .s in co .h k Figure 21. VOCP-HIGH vs. 温度 100 125 55 -30 07 -40 © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 12 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 典型性能特征 (续) 5.00 4.80 A 0.65 :1 36 86 82 73 8 3.81 8 5 B 1.75 6.20 5.80 4.00 3.80 QQ 1 PIN ONE INDICATOR 5.60 4 C B A -2 C 55 1.75 MAX 07 0.51 0.10 C 0.33 0.50 x 45° 0.25 R0.10 k .h co in NOTES: UNLESS OTHERWISE SPECIFIED 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 .s ww OPTION A - BEVEL EDGE OPTION B - NO BEVEL EDGE 0.36 (1.04) DETAIL A SCALE: 2:1 Figure 23. 8-引线,小尺寸集成电路封装 (SOIC) ht tp :/ /w 0.25 0.19 GAGE PLANE R0.10 0.90 0.40 SEE DETAIL A 87 0.25 0.10 8° 0° LAND PATTERN RECOMMENDATION 28 0.25 1.27 46 (0.33) 3 1.27 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 FL7732 • Rev. 1.0.3 www.fairchildsemi.com 12 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver 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 13 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。 FL7732 — Single-Stage PFC Primary-Side-Regulation Offline LED Driver © 2011 Fairchild Semiconductor Corporation FL7732 • Rev. 1.0.3