FAIRCHILD FL7732

: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85mho。
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