SD7530 说明书 高功率因数反激式PWM控制器 描述 SD7530 是一款用于 LED 照明的高功率因数反激式 PWM 控制 器。 SD7530 内部集成了高性能的模拟乘法器用于功率因数校正， 零电流检查器来确保临界导通工作模式，带消隐电路的电流感应比 较器，以及驱动峰值电流为-600mA 和+800mA 的输出驱动级，适 合驱动大电流的 MOSFET 或者 IGBT。 SD7530 内置软启动电路，能够防止轻载启动时输出电压过 冲，降低 MOSFET 的电压应力，提高电路的可靠性。 SD7530 内置输出短路保护电路，能够获得极低的输出短路保 护功耗，避免损坏电路。 SD7530 内部集成了 VCC 欠压锁定电路，VCC 过压保护功能， 原边过流保护功能，过热保护功能，以及 AC 输入欠压/过压保护功 能。 应用 主要特点 * * 临界导通模式 * 高性能的模拟乘法器 * 内置启动定时器 * 集成数字 LEB 电路 * 极低启动电流（5μA） * 带迟滞的 VCC 欠压锁定 * 无音频噪声 * 软启动功能 * 输出短路保护功耗极低 * VCC 过压保护功能 * 原边过流保护功能 * 过热保护功能 * AC 输入欠压/过压保护功能 * 采用 DIP-8 或者 SOP-8 的封装形式 LED 日光灯 产品规格分类 产品名称 封装形式 打印名称 材料 包装 SD7530 DIP-8-300-2.54 SD7530 无铅 料管 SD7530S SOP-8-225-1.27 SD7530S 无铅 料管 SD7530STR SOP-8-225-1.27 SD7530S 无铅 编带 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第1页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 内部框图 5 ZCD VCC 钳位 电路 VCC欠压 锁定 1.1V/0.25V 4 CS 消隐 电路 17.5V/9.0V 输出驱动 电路 逻辑电路 比较器 8 OUT 7 输出短路保护 VCC过压保护 软启动 电路 原边过流保护 过热保护 乘法器 AC输入欠压/ 过压保护 误差 放大器 3 MULT GND INV 1 VREF COMP 6 2 极限参数 参 数 符号 参数范围 单位 VCC 40 V IOH/IOL -600/800 mA 模拟输入和输出脚电压 - -0.3 ~ 8 V 零电流检测器最大电流 - ±10 mA 功耗（环境温度50°C） Pdiss 电源电压（ICC<20mA） 峰值驱动输出电流 SD7530 SD7530S 1 W 0.65 W 工作温度范围 Tamb -20~+85 °C 贮存温度范围 Tstg -40~+125 °C Tj +150 °C 结温 从芯片表面到外界环境的热阻 Rth(j-a) SD7530 100 °C/W SD7530S 150 °C/W 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第2页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 电气参数 (除非特别指定，VCC=22V；CO=1nF；-25°C<Tamb<125°C) 参 数 符号 测 试条件 最小值 典型值 最大值 单位 等电路正常启动之后 9 -- 32 V 电源电压 工作电压范围 VCC 启动电压 VCCon * -- 17.5 -- V 关断电压 VCCoff * -- 9.0 -- V 迟滞电压 VCChys -- 8.5 -- V 钳位电压 Vz -- 40 -- V -- 33.5 -- V 电源过压保护阈值 ICC=20mA VCCovp 电源电流 启动电流 IST 正常启动前，VCC=17V -- 4 8 μA 静态电流 IQ 等电路正常启动之后 -- 2.5 3.75 mA 动态电流 ICC 振荡频率 70kHz -- 3.5 5.0 mA -- -- -1 μA 乘法器 乘法器输入偏置电流 IMULT VMULT = 0 ~ 4V 乘法器输入电压范围 VMULT 线性工作范围 0~3 -- -- V VMULT=1V，VCOMP=4V 0.32 0.38 0.44 V 1.0 1.1 -- V/V Tamb=25°C 2.455 2.5 2.545 9V< VCC <32V * 2.445 -- 2.555 VCC = 9V~ 32V -- 2 5 mV 乘法器的增益 ** 乘法器的最大输出斜率 K ΔVCS ΔVMULT VMULT=0 ~ 1V VCOMP=高钳位电压 误差放大器 电压反馈输入阈值电压 VREF线性调整率 VREF - V 输入偏置电流 IINV VINV = 0 ~ 3V -- -- -1 μA 电压增益 GV 开环 60 80 -- dB 增益带宽积 GB -- 1 -- MHz COMP端源电流 ICOMP VCOMP=4V，VINV=2.4V -2 -3.5 -5 mA COMP端陷电流 ICOMP VCOMP=4V，VINV=2.6V 2.5 4.5 -- mA COMP端高钳位电压 VCOMP Isource=0.5mA 5.6 5.8 6.0 V COMP端低钳位电压 VCOMP Isink=0.5mA * 2.1 2.25 2.4 V -- -- -1 μA 电流感应比较器 输入偏置电流 ICS 消隐时间 tLEB 100 200 300 ns 电流感应输出延迟 td(H-L) -- 175 -- ns CS端钳位电压 VCS 1.0 1.08 1.16 V VMULT=0V -- 25 -- VMULT=2.5V -- 5 -- -- 1.7 -- 失调电压 Voffset 原边过流保护阈值电压 Vpocp VCS=0V VCOMP=Upper clamp VMULT=1.5V mV V 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第3页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 参 数 符号 测 试条件 最小值 典型值 最大值 单位 VZCD=1 ~ 4.5V -- 2 -- μA VZCD 上升 *** -- 1.1 -- V *** -- 0.85 -- V 零电流检测器 输入偏置电流 IZCD 检测阈值电压 Vth(det) 检测迟滞电压 HY(det) ZCD端高钳位电压 VZCD IZCD=2.5mA 6.5 6.8 7.1 V ZCD端低钳位电压 VZCD IZCD=-2.5mA -0.3 0 0.3 V ZCD端源电流能力 Isrc -2.5 -- -- mA ZCD端陷电流能力 Isnk 2.5 -- -- mA td(rst) 31 38 45 μs TOTP -- 140 -- °C 重新启动定时器 启动时间延迟 过热保护 过热保护 输出驱动 输出低电平电压 VOL Isink=100mA -- 0.6 1.2 V 输出高电平电压 VOH Isource=5mA -- 15 -- V Isrcpk -0.6 -- -- A Isnkpk 0.8 -- -- A 下降时间 tf -- 30 70 ns 上升时间 tr -- 60 110 ns Isource=5mA；VCC=32V 12 15 18 V 峰值驱动电流 输出钳位电压 Vclamp AC输入欠压/过压保护 MULT端输入欠压保护阈值 VMULTUVP1 驱动输出关闭 -- 0.95 -- V MULT端输入欠压退出阈值 VMULTUVP2 驱动输出开启 -- 1.05 -- V MULT端输入过压保护阈值 VMULTOVP -- 4.50 -- V * 所有参数都有测试温度系数 ** 乘法器输出公式： VCS = K × VMULT × (VCOMP − 2.5 ) *** 设计上确保这些参数 管脚排列图 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第4页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 管脚描述 管脚号 管脚名称 I/O 1 INV I 2 COMP I/O 3 MULT I 4 CS I 5 ZCD I 6 GND I/O 地。 7 GD O 输出驱动管脚。 8 VCC I/O 电源电压。 管脚描述 误差放大器的反相输入。 误差放大器的输出管脚，此管脚和INV脚之间连接一个反馈补偿网络。 乘法器的输入管脚。 PWM 比较器输入管脚，MOSFET 管电流经过一个电阻后，转变成电 压提供给 CS 脚。 零电流检测输入脚。 典型应用电路图 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第5页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 封装外形图 DIP-8-300-2.54 0.25±0.05 3.00MIN 4.36MAX 7.62 6.35 ± 0.25 单位：mm SOP-8-225-1.27 单位：mm 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第6页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 说明书 MOS电路操作注意事项： 静电在很多地方都会产生，采取下面的预防措施，可以有效防止MOS电路由于受静电放电影响而引起的 损坏： • 操作人员要通过防静电腕带接地。 • 设备外壳必须接地。 • 装配过程中使用的工具必须接地。 • 必须采用导体包装或抗静电材料包装或运输。 声明： • • • 士兰保留说明书的更改权，恕不另行通知！客户在下单前应获取最新版本资料，并验证相关信息是否 完整和最新。 任何半导体产品特定条件下都有一定的失效或发生故障的可能，买方有责任在使用 Silan 产品进行系 统设计和整机制造时遵守安全标准并采取安全措施，以避免潜在失败风险可能造成人身伤害或财产损 失情况的发生！ 产品提升永无止境，我公司将竭诚为客户提供更优秀的产品！ 版本号：0.1 2012.01.05 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 共7页 第7页 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] 士兰微电子推出应用于 LED 照明的高功率因数控制器 SD7530 杭州士兰微电子最近推出了应用于 LED 照明的高功率因 数反激式 PWM 控制器——SD7530。该芯片具有启动电流低 （小 于 5uA）和功率因素高（大于 0.95）等优点，可广泛应用于 LED 日光灯等 LED 照明产品，最大功率可以做到 60W。 SD7530 内部集成了高性能的模拟乘法器和零电流检查 器，分别用于进行功率因数校正和确保临界导通工作模式。 芯片也集成了带消隐电路的电流感应比较器和峰值电流为 -600mA 和+800mA 的输出驱动电路，非常适合于驱动大电流 的 MOSFET。 此外，芯片内置了软启动电路，能够防止轻载启动时输 出电压过冲，降低 MOSFET 的电压应力，提高电路的可靠性。 芯片还设置了各种异常状态保护功能，例如短路保护功能、 电源过压保护功能、VCC 欠压锁定功能、原边过流保护功能 和过热保护功能等。其中短路保护功能可以使芯片在发生输 出短路的异常情况下，能够获得极低的输出短路保护功耗， 避免损坏电路；而电源过压保护功能则可以确保芯片在发生 光耦短路或者开路的异常情况下，能够有效的保护系统避免 损坏。 SD7530 芯片基于士兰微电子自主研发的 BCD 工艺制造， 具有集成度高、占板面积小、便于整机调试等突出的特点， 采用了 SOP-8 和 DIP-8 两种封装形式，便于客户根据实际应 用方案进行选择。 SD7530 士兰微电子 SD7530 反激 PFC 控制电路应用指导 LED 驱动方案应用 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 1 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 目 录 一、概述 ............................................................................................................................................4 1.1 芯片的主要特点：..........................................................................................................4 1.2 芯片的管脚描述 .............................................................................................................4 二、DEMO 设计指导 ........................................................................................................................5 2.1 设计规格 ........................................................................................................................5 2.2 电路原理图.....................................................................................................................5 2.3 PCB Layout ...................................................................................................................6 2.4 元件清单 ........................................................................................................................6 2.5 DEMO照片.....................................................................................................................8 2.6 反激PFC电路的工作原理 ...............................................................................................8 2.7 变压器设计步骤 .............................................................................................................9 2.8 2.7.1 磁芯的选择 .............................................................................................................9 2.7.2 计算副边最大峰值电流 .........................................................................................10 2.7.3 计算原边峰值电流 ................................................................................................10 2.7.4 计算初级电感量....................................................................................................10 2.7.5 计算初级匝数 .......................................................................................................10 2.7.6 计算次级匝数 ....................................................................................................... 11 2.7.7 计算原副边辅助供电绕组 ..................................................................................... 11 2.7.8 根据实际选择的匝比，重新计算:.......................................................................... 11 2.7.9 变压器绕法 ...........................................................................................................12 2.7.10 变压器安规要求..................................................................................................12 2.7.11 DEMO的变压器详细规格： ................................................................................13 电参数设计...................................................................................................................13 2.8.1 F1（保险丝）.......................................................................................................13 2.8.2 TR1（热敏电阻）.................................................................................................14 2.8.3 VR1（突波吸收器）.............................................................................................14 2.8.4 CY1（Y-CAP） ..................................................................................................14 2.8.5 输入EMI滤波器.....................................................................................................14 2.8.6 DB1 整流桥 ..........................................................................................................14 2.8.7 C1 (输入滤波电容) ...............................................................................................14 2.8.8 D6 D12（辅助电源二极管） ................................................................................14 2.8.9 R1、R2（启动电阻）...........................................................................................15 2.8.10 C16（VCC滤波电容） .......................................................................................15 2.8.11 R8（辅助电源电阻）..........................................................................................15 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 2 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] 士兰微电子 2.9 SD7530 2.8.12 C5、R13、D2（浪涌吸收回路） .......................................................................15 2.8.13 R4 R5 R6（线电压采样电阻）与Rs1—Rs5（原边电流采样电阻）...................15 2.8.14 R3(ZCD输入电阻)选择和短路保护的实现 ..........................................................16 2.8.15 C3(反馈电容)......................................................................................................16 2.8.16 U2（光耦合器）.................................................................................................16 2.8.17 R8 R23 (反馈增益电阻设计)...............................................................................17 2.8.18 输出过压控制 .....................................................................................................17 2.8.19 输出恒流环控制..................................................................................................17 2.8.20 D7（输出整流二极管） ......................................................................................17 2.8.21 R13、R14、C6（二次侧Snubber） ..................................................................18 2.8.22 Co1—Co6 （输出滤波电容）............................................................................18 测试报告 ......................................................................................................................18 2.9.1 效率、PF和THD...................................................................................................18 2.9.2 开机延迟时间 .......................................................................................................18 2.9.3 峰值电压波形 .......................................................................................................19 三、设计问题点分析 ........................................................................................................................20 3.1 输出负载短路不保护的问题 .........................................................................................20 3.2 PF值出现偏低 ..............................................................................................................20 3.3 效率偏低,通常原因以下几种: .......................................................................................20 3.4 电源启动时异常工作，可能原因为以下几种：.............................................................20 3.5 EMI的问题分析：.........................................................................................................20 3.6 PCB要求： ..................................................................................................................21 四、SD7530+SD52528 两级方案 DEMO设计资料.........................................................................22 4.1 原理图..........................................................................................................................22 4.2 元件清件 ......................................................................................................................23 4.3 变压器设计规格（EC25 5+5 骨架） ； ..........................................................................24 4.4 4.3.1 原理图:.............................................................................................................24 4.3.2 绕制方法: .........................................................................................................24 4.3.3 电气特性: .........................................................................................................25 测试报告 ......................................................................................................................25 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 3 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 一、概述 SD7530 是一款有源功率因数校正控制电路，适合用于反激式高功率因数 LED 照明，该电路具 备一般的 PFC 控制电路的功能外，还加入各种保护功能，如：软启动、输出负载短路保护、原边过 流保护等，本电路含有零电流检测，且工作于临界导通模式。 电路内部集成了各种异常状态保护功能，包括欠压锁定、过压保护、脉冲前沿消隐、过流保护和 温度保护功能，当电路发生保护时，进入自动重启模式，直到系统正常工作为止。 1.1 芯片的主要特点： * 极低的启动电流(5uA) * 输出负载短路保护 * 软启动功能 * 较宽的Vcc供电滞环(9V) * 临界导通模式 * 原边过流保护功能 * 高性能的模拟乘法器 * Vcc电压过欠压保护 * 无音频噪声 1.2 芯片的管脚描述 管脚编号 管脚名称 管脚描述 1 INV 2 COMP 误差放大器的输出管脚，此管脚和INV脚之间连接一个反馈补偿网络 3 MULT 乘法器的输入管脚 4 CS 5 ZCD 零电流检测输入脚 6 GND 地 7 GD 8 VCC 误差放大器的反相输入 电流采样输入端 输出驱动管脚 电源电压 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 4 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 以下是我司选择 SD7530 作为典型 DEMO 的 设计指导全过程 二、DEMO 设计指导 2.1 设计规格 参 数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注 VIN 90 -- 264 Vac 2 Wire – no P.E f 47 50 64 HZ 负载输出电压 Vout -- 36 -- V 负载输出电流 Iout -- 1.5 -- A 输出电流纹波 -- -- 0.6 -- A 20 MHz 带宽 输出电压纹波 -- -- 2 -- V 20 MHz 带宽 平均效率 -- -- 90 -- % 输入 230Vac 功率因素 PF 0.97 -- -- -- 输入 230Vac 负载短路平均功耗 Pin -- -- 2 W 输入 输入电压 输入电压频率 输出 2.2 电路原理图 1 F1 Vin+ 2 C8 90V-265V AC 1 2 3 C1 C5 R13 C9 LED+ 4 90V-265V AC Lcom1 C6 R15 3 R19 Vo D7 DB1 T1 4 R14 Co1 Co2 Co3 Co4 Co5 Co6 2 D3 D2 1 R20 RL1 SGND Vin+ R1 VCC R2 D12 Va R18 D6 LED- C4 Vbb R12 ILim R5 C13 C16 C17 INV R10 R6 C7 COMP Vcc GD MULT GND CS ZCD D4 8 7 6 5 C11 R9 Q1 Va C10 R7 Vbb R3 R32 Vcs R24 SGND 6 U3B 7 R25 ILim 5 8 R8 Vcs R21 U2 VCC RS5 RS4 RS3 RS2 RS1 INV Vref 1 4 INV R27 R26 6 R4 2 3 C2 Vbb U1 1 C3 U4 D5 R11 SGND D9 Vo Vbb R23 8 R29 U3A Vref CY1 SGND 3 1 2 C18 R30 4 R31 SGND 单级 54W 电路原理图 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 5 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.3 PCB Layout TOP 层 BOTTOM 层 2.4 元件清单 序号 使用 位置 品名规格 数量 序号 使用 品名规格 位置 数量 1 R1 R2 150K 1206 0.25W 2 28 C5 100pF 200V 1206 X7R 1 2 R10 R11 10K 0603 0.1W 2 29 C6 0.01uF 275Vac Film 1 3 R12 2K 0603 0.1W 1 30 C8 0.1uF 275Vac Film 1 R13 100K 色环电阻 1/4W 22uF 4 1 31 C9 50V Electrolytic Aluminium Capacitor 1 (5*10) 5 R14 R15 22R 1206 0.25W 2 32 C13 C16 100pF 200V 1206 X7R 2 6 R18 2R 1206 0.25W 1 33 C15 0.1uF X7R 0805 1 0R 0805 0.125W 3 34 CY1 7 8 R22 R30 R38 R23 1.5K 0603 0.1W 1 35 2200pF 250VAC Y Capacitor Co1 Co2 470uF 50V Aluminium Co3 Co4 Electrolytic Co5 Co6 (10*16) Capacitor 1 6 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 6 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 序号 使用 品名规格 位置 数量 序号 9 R24 7.5K 0805 0.125W 1 36 10 R25 10K +/-0.5% 0603 0.1W 1 37 11 R26 1K +/-0.5% 0603 0.1W 1 38 12 R27 30K +/-0.5% 0603 0.1W 1 39 13 R29 68K 0805 0.125W 1 40 14 R3 47K 1206 0.25W 1 41 15 R31 4.7K 0805 0.125W 1 42 16 R32 0R 0603 0.1W 1 43 17 R4 R5 2M 1206 0.25W 2 44 18 R6 39K 0805 0.125W 1 19 R7 20K 0805 0.125W 20 R8 21 R9 使用 品名规格 位置 C7 C12 数量 Not used 4 DB1 GBU406 整流桥 1 D1 跳线 1 C17 C18 D2 D6 1A 1000V fast recovery D12 D3 diode FR107 4A 200V rectifier diode MUR420 D4 D5 1A 100V D9 1N4148 D7 Z1 Z2 Z3 Fast diode MUBR20200 20A 200V SCHOTTKY 3 1 3 1 Not used 4 T1 变压器 PQ2620 1 45 Lcom1 25mH 3A 共模电感 1 1 46 U1 SD7530 1 8.2K 0805 0.125W 1 47 U3 LM358 运放 1 51R 1206 0.25W 1 48 U2 光耦 PC817A 1 1.5R 1206 0.25W 5 49 U4 TL431 SOT-23-3 1 1 50 Q2 跳线，漏极与源极 1 D8 RS1 RS2 22 RS3 RS4 RS5 23 RL1 0.15R 色 环 电 阻 3W +/-1% R28 R35 R16 R17 24 R19 R20 R21 R36 12A Not used 11 51 Q1 650V voltage high MOSFET 1 SVF12N65F R37 R33 R34 25 C1 0.47uF 630V 26 C2 27 C3 C4 C10 C11 Film 1 52 Q3 Not used 1 2.2nF 16V X7R 0805 1 53 F1 2A FUSE 1 1uF 16V X7R 0603 4 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 7 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.5 DEMO 照片 正面 反面 2.6 反激 PFC 电路的工作原理 一般的开关电源整流桥后的滤波电容平滑了输出电压，但输入电流却变成尖脉冲，造成功率因数 低和电流谐波畸变严重的原因。SD7530 是一款工作于临界导通模式，采用峰值电流控制的 PFC 控制 器，可以使输入电流波形完全跟踪输入交流电压的波形,从而提高功率因数和降低电流谐波畸变。 基本工作原理： 第一， 功率管导通时(Ton)，变压器原边电感电流按照固定斜率上升，副边二极管处在关断状态。 当电流峰值达到内部基准电压(为 AC 输入电压全波整流后的采样电压信号与电压环的 误差放大器输出信号的乘积)时，关断开关管。 第二， 功率管关断时(Toff)，原边绕组电流转移到副边绕组，副边功率二极管正向导通，并对输 出负载和输出电容提供能量。期间内，原边 MOS 管一直处于判断状态并承受高压;输出 电压对变压器进行复位，副边绕组电流开始不断下降，当辅助绕组 ZCD 脚电压下降至 0.25V 时，产生一个功率管开通信号，一个周期结束进入到下一个 Ton,并不断重复。 在一个正弦半波内频率是不断变化，而导通时间是固定不变的，具体的原理波形和一周期内 各点电压波形如下两图: 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 8 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 原理波形 功率管漏端电压 功率管电流IQ 辅助绕组电压 Id Toff Ton 一个开关周期内各点电压波形 2.7 变压器设计步骤 变压器设计方法较为繁琐，计算出来的参数一般会存在偏差。另外，磁芯大小，原边电感，气隙 大小，原边线圈匝数的选择，以及在磁芯内直流成分和交流成分之间的相互影响等问题都要在设计中 应细致考虑。 2.7.1 磁芯的选择 设计的额定输出功率：Pout=36V×1.5A=54W， 但是为了留有一定裕量，我们把输出电压放到 38V， 这样：Pout＝38V×1.5A=57W。反激式变换器工作于电流断续模式下，其副边整流二极管的反向恢复 电流几乎为零，那么它作用在功率开关管上的电流尖峰将大大减小，所以原副边的损耗也将大大减小， 实际中转换效率可以提高。假设我们把效率设定为 0.9。 Pin(set)=Pout/η=57W/0.9=63W 从变压器的磁性材料传递功率与尺寸的关系上可以得到反激式变换器工作在 60W 左右的可以选择 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 9 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 PQ2620 磁芯。 2.7.2 计算副边最大峰值电流 副边最大峰值电流计算公式: 2 × IO I PK _ S = f ac × ∫ 1 f ac 0 V in (min) × V in (m in) × 2 2 + n × VO dt 此处： V in (m in) = 85(V ) ，fac 是输入 AC 频率 50HZ，根据选择的 MOSFET 耐压， 取相应的 匝比，这里选择 650V， VDS = 2 × Vin (max) + n × VO + 150 ，因此选择 n=3； I PK _ S = 2.7.3 2 × 1.5 = 11.1( A ) 0.02 85 × 2 50 × ∫ dt 0 85 × 2 + 3 × 36 计算原边峰值电流 原边峰值电流计算公式： Ipk _ p = I PK _ S n 原边峰值电流： Ipk _ p = 2.7.4 11.1 = 3.7( A) 3 计算初级电感量 初级电感量最大值计算公式： Lp _ max = n × VO × 2 × Vin (min) f min × I PK _ P × ( 2 × Vin (min) +VO ) 其中：开关频率设置最低频率点 f min = 40 KHZ 初级电感量最大值： L p _ max = 2.7.5 85 × 2 × 3 × 36 ( 40 × 103 × 3.7 × 85 × 2 + 36 ) = 0.56(mH ) 计算初级匝数 恒导通时间计算公式: Ton = Lp × I PK _ P Vin (min) × 2 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 10 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 Ton (max) = 0.56 × 3.7 ×10−3 = 17.2uS 85 × 2 Ae − − − 磁芯面积 ，查 PQ2620 的 Ae 值为： Ae = 120(mm 2 ) 对于铁氧体材料的磁芯，在 100°C 时的饱和磁通密度 Bmax=0.3T 初级匝数： Np = Np = 2.7.6 Vin (min) × 2 × Ton (max) Bmax × Ae 85 × 2 × 17.2 = 57 0.3 × 120 计算次级匝数 次级匝数计算公式： Ns = Np 57 = = 19 n 3 根据变压器的骨架及线径、效率情况，实际取 Np=38TS Ns=12TS 2.7.7 计算原副边辅助供电绕组 辅助供电绕组的计算公式： Na = 2.7.8 Vcc × Ns 20 × 12 = = 6.7 Vo 36 取 7TS 根据实际选择的匝比，重新计算: n=3.16 原副边匝比: 副边最大峰值电流： I PK _ S = 10.3( A ) 原边最大峰值电流： I P K _ P = 3.26( A ) Ton (max) = 最大导通时间： LP = 原边电感量： Bmax × Ae × N p Vin (min) × 2 Vin (min) × 2 × Ton (max) I PK _ P = 11.4(uS ) = 0.42(mH ) 实际应用中考虑各种情况，留点裕量，取 Lp=0.38（mH） 再根据实际数据验证最大磁通密度 Bmax： Bmax = L × I pk _ p N p × Ae = 0.38 × 3.26 ×103 = 0.27(T ) 38 × 120 最后结果 Bmax<0.3T，基本符合设计要求。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 11 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.7.9 变压器绕法 开关电源中高频变压器性能的优劣不仅对电源效率有较大影响，而且直接关系到电源的其他技术 指标和电磁兼容性，变压器绕组的先后顺序、绕组的层数及紧密度会直接影响 EMI 效果，但对于 40W 以上，推荐采用夹层绕法，这里绕组顺序为（从里到外） Np(初级绕组) → → Np(初级绕组) Sheilding(屏蔽绕组) → → Ns(次级绕组) → Na_p(原边辅助绕组) Na_s(副边辅助绕组) 辅助绕组以铺满整个骨架的绕线空间为宜，需平整密绕有序，尽量一层绕完，当传导干扰在频段 较高时，可以改变变压器的绕组的绕法来改善，初级绕组一般分为三层，以三层初级绕组为例，可将 连接到主开关管的集电极或漏极的那层绕组夹在另外两层中间，这样可使初级主绕组之间差模电流相 互抵消，有效的降低初级绕组的层间电容的干扰，屏蔽层的宽度以等于或稍大于初级主绕组的宽度为 宜，屏蔽层既可以用铜线也可以用铜皮，一般铜皮的屏蔽效果会比较明显，屏蔽层的首尾不应相连， 收尾部分应略超出起始点，约 1.1 圈左右，边缘部分一定要有良好的绝缘，屏蔽层的引出线应从铜皮 的中间引出，根据不同的电源可接初级地或初级高压直流端，次级绕组一般为三重绝缘线，在满足电 流密度的条件下，尽可能选择一层即可绕完的线径。 一个高效率的高频变压器应符合直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分布电容及各绕组 之间的耦合电容小等条件。变压器应采用夹层绕法(俗称三明治绕法)以减少漏感。为防止高频变压器 的泄漏磁场对相邻电路造成干扰，可以把一铜片环绕在变压器外部构成屏蔽带并接地。该屏蔽带相当 于短路环，能对泄漏磁场起到抑制作用，有效降低输出纹波，杂散磁场会在铜皮屏蔽内产生相反的电 流，可以部分地抵消其影响，如有必要，铜皮屏蔽还可以连接到初级返回端，以降低静电耦合的干扰， 如果使用了铜皮屏蔽，必须注意初级引脚通过屏蔽带至次级引脚之间要保证足够的爬电距离。 2.7.10 变压器安规要求 对于普通的开关变压器的磁芯来说，如果都直接从变压器的引脚上出线是无法满足安规要求，通 常的解决变压器安规办法有以下几种： 1、采用次级出线部分延伸的骨架，例如：EE1615、EE1312 等，此类骨架目前在韩国应用较多， 国内也会越来越普及； 2、当 PCB 结构限制必须使用普通骨架时，次级的引线出线可以采用飞线的方式，且变压器次级 的所有脚都必须拔除； 注：变压器的引脚如果没有套上绝缘套管，那么在引脚处的隔离距离可能也仅为胶纸加挡墙的厚度，所以 变压器的引脚需要套上绝缘套管且套管要穿过挡墙。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 12 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 3、当 PCB 结构限制必须使用普通骨架时，在变压器的初级与次级的两端增加 3mm 档墙。 2.7.11 DEMO 的变压器详细规格： ⑴ 原理图与实际骨架 ⑵ 绕制方法 线材 起绕点 终点 圈数 备注 第一层：初级层（Np） Φ0.4mm 9Pin 悬空 19TS 密绕 第二层：屏蔽层（S1） Φ0.15mm*2 11Pin － 35TS 密绕 A B 12TS 密绕 Φ0.25mm*3 11Pin 10Pin 7TS 密绕 Φ0.4mm 悬空 7Pin 19TS 密绕 C D 7TS 密绕 第三层：次级层（Ns） TEX-EΦ0.5mm*2 第四层：原边 VCC 层（Na_p） 第五层：初级层（Np） 第六层：副边 VCC 层（Na_s） TEX-EΦ0.25mm*2 A、B、C、D 变压器飞线、初级绕组第一层结束时不挂在任何引脚，要留足够长的线绕第五层。 ⑶ 电气特性 描述 条件 参数 Np 电感量 在 1Vac & 10kHz 的条件测试 7 与 9 脚之间的电感量 0.38mH±10% Np 漏感 短路 A 与 B 脚测试 7 与 9 脚之间的电感量 15uH max 2.8 电参数设计 2.8.1 F1（保险丝） 由变压器计算得到 Iin 值（0.53A） ，可知使用公司共用料 2A/250V，设计时应须考虑 Pin(max) 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 13 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 时的 Iin 是否会超过保险丝的额定值。 2.8.2 TR1（热敏电阻） 电源启动的瞬间，由于 C1/C2（一次侧滤波电容）短路，导致 Iin 电流很大，虽然时间很短暂， 但也可能对电源产生伤害，所以必须在滤波之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间 Iin 在 SPEC 之 内（115V/30A，230V/60A） ，但因热敏电阻也会消耗功率，所以不可放太大的阻值（否则会影响效率） ， 一般使用 SCK053（3A/5Ω），若 C1/C2 电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大（一 般使用在大瓦数的电源上）。 2.8.3 VR1（突波吸收器） 当雷击发生时，可能会损坏零件，进而影响电源的正常动作，所以，必须在靠近 AC 输入端（Fuse 之后），加上突波吸收器保护电源（一般常 07D471K），便若有价格上的考量，可以先忽略不裝。 2.8.4 CY1（Y-CAP） Y-CAP 一般可分为 Y1 和 Y2 电容，若 AC Input 有 FG（3 Pin）一般使用 Y2-CAP，AC Input 若为 2 Pin(只有 L、N)一般使用 Y1-CAP，Y1 与 Y2 的差异，除了价格外（Y1 较贵），绝缘等级及 耐压也不同（Y1 称为双重绝缘，绝缘耐压为 Y2 的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明 Y1）， 此电路因为有 FG，所以使用 Y2-CAP，Y-CAP 会影响 EMI 特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电 及价格问题，漏电（Leakage Current）必须符合安规须求（3Pin 公司标准为 750uA max）。 2.8.5 输入 EMI 滤波器 抑制电磁干扰常用的方法是屏蔽、接地和滤波，滤波是抑制干扰的一种很好的方法，而 SD7530 的控制方式会出现开关频率在一个正弦半波内出现几十 KHZ 的变化，不同的输入电压下开关频率也 会不同，相对而言 EMI 会更加难以抑制，所以 EMI 滤波电路是必要的。 2.8.6 DB1 整流桥 整流桥将 AC 输入电压全波整流为正弦半波，选择整流桥主要考虑最大的正向平均电流和耐压， 而整流桥的平均最大电流前面已经计算出 Iin(max),这里选择使用 4A 的 GBU406。 2.8.7 C1 (输入滤波电容) 输入电压为高频滤波电容，主要减小高频纹波，所选择的电容值比较小，根据输出的功率可做适 当的调整，如果太大，会出现整机 PF 会偏低，可以根据以下公式进行估算： 2 Cin ≥ 2LpPO 3 2η2ΔVin_minVin_min 其中：ΔVin_min是输入电容上纹波电压，Lp是原边电感量。 2.8.8 D6 D12（辅助电源二极管） 原边辅助供电与副边辅助供电原理是一样，首先应考虑二极管的耐压，辅助电流的整流二极管一 般常用 FR107，对于正常工作频率如果高于 100KHZ 以上，由于 IN4007 的反向恢复时间比较长，如 果用 IN4007 可能会造成整机效率有所下降。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 14 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.8.9 R1、R2（启动电阻） 主要是用于提供 IC 的 VCC 启动电压，SD7530 的启动电源为 5uA，启动电压最小 17.5V，在 Vin 为 85V 时，启动电阻则为：R=Vin(min)-17.5/5*10^-6,电阻上的功率，假如全部加在电阻上， P=264^2/(R3+R4)，根据此情况，可以适当选择电阻的阻值及功率。 2.8.10 C16（VCC 滤波电容） 辅助电源的滤波电容，提供 PWM IC 较稳定的直流电压，对于 LED 驱动电源设计一般输出电压 都比较高，而输出电压建立比较缓慢时，使得 VCC 的供电建立也会相对缓慢，VCC 电容要有足够的 能量来维持 IC 的正常工作，推荐使用大于 22uF/50V 电解电容。 2.8.11 R8（辅助电源电阻） 主要用于调整 PWM IC 的 VCC 电压，以目前使用的 SD7530 而言，设计时 VCC 必须大于 9V （min.load）而小于 32V，VCC 电压不可以设计的太高，否则高压带载连续开关机会触发过压保护， 如果设计太低容易造成开机比较困难，一般设计在 20V 左右。 2.8.12 C5、R13、D2（浪涌吸收回路） 当 Q1 off 瞬间会有 Spike 产生，调整 Snubber 可以确保 Spike 不会超过 MOS 的耐压值；调整 Snubber 可改善 EMI，一般而言，D2 使用 IN4007（1A/1000V）EMI 特性较好，R13 使用 1/4W 电 阻，C3 的耐压值以两端实际压差为准（一般使用耐压为 600V 的陶瓷电容）。 2.8.13 R4 R5 R6（线电压采样电阻）与 Rs1—Rs5（原边电流采样电阻） 通过 R4 R5 R6 三个电阻取得电压后，送入到乘法器的输入端，然后与输出电压反馈的误差放大 信号相乘，得到乘法器的输出电压（ V MULT _ O ），此电压就做为原边峰值电流的基准，同时 SD7530 也通过乘法器采样信号去判断 AC 输入是否进入的欠压和过压状态，下面推荐使用乘法器的设计方法。 第一；先设置 AC 启动电压 Vin(on) Vin ( on ) = Von R 4 + R5 + R 6 × R6 2 此处 Von=1.05V 是内部基准电压，而可以先确定 R4、R5 可以先定一个比较大的电阻 2M，开启 电压 Vin(on)=80V，则有： R6 = Von × ( R 4 + R5) 1.05 × (2 + 2) = = 37.4( K Ω) 2 × Vin(on) − Von 2 × 80 − 1.05 本电路选择使用电阻值为 39K，重新计算 Vin(on)=77V 第二；计算 AC 欠压点 Vin(uv) Vuv R 4 + R5 + R 6 × R6 2 0.95 4000 + 39 = × = 70(V ) 39 2 Vin (uv ) = Vin (uv ) 第三；计算 AC 输入过压保护点 Vin(ov) Vin ( ov ) = Vov R 4 + R5 + R 6 × R6 2 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 15 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 Vin ( ov ) = 4.5 4000 + 39 × = 329(V ) 39 2 其中：Vin(on)=1.05V 是开启电压门槛，Vin(uv)=0.95V 是关断电压门槛，Vin(ov)=4.5V 是过压 门槛。 原边电流采样电阻的设计主要影响整机的输出最大功率，同时在设计时要考虑电阻的能承受功耗 问题，由于乘法器的输入电阻已经基本确定，可以通过下面关系式得到： Rsense ≤ V M ULT _ O I in (max) R6 39 = 85 × 2 × = 1.16(V ) R 4 + R5 + R6 403 9 = Vmult × K × (Vcomp − 2.5 ) = 1.16 × 0.38 × 1.5 = 0.66(V ) V MULT = Vin × 2 × V MULT _ O 其中 VMULT _ O ，是乘法器的输出；K 是乘法器的增益 0.38；Vcomp 是 COMP 端最高电压为 4V。 Rsense ≤ 2.8.14 0.66 = 0.28( Ω ) 2.34 R3(ZCD 输入电阻)选择和短路保护的实现 R3 的主要作用是检测电感电流是否到零和输出负载是否短路，如果 R3 电阻选择太大，短路保 护功能会失效。ZCD 内部有正、负压箝位电路，辅助绕组上的负压最大的状态是输入电压高压情况 下，ZCD 内部通过负压箝位将 ZCD 端箝位到 0V 左右,基本上可以通过以下公式计算出范围： R3 > Vin (max) × 2 × Na _ p Np × I zcd (max) 其中，Izcd(max)是 ZCD 端最大箝位电流 3mA。 R3 > 265 × 2 × 7 = 23( K Ω ) 38 × 3 × 10 − 3 在设计输出短路保护时，要考虑副边输出绕组与辅助绕组的耦合问题，如果耦合越好，漏感能量 越少，在辅助绕组上的电压不会出现很大的干扰尖峰，从而使系统更好的实现短路保护。实际应用中， 还会有其它因素引起 Vzcd 电压比计算值偏高，可以适当在 ZCD 端加入下分压电阻；短路保护设计 可根据如下公式： Vzcd = VS × Na < 2.5 NS 其中，Vs 为短路时副边输出绕组端电压，Na 为辅助绕组匝数，Ns 为副边绕组匝数。 实际选择电阻为 47K，同时推荐预留 ZCD 端一个下拉电阻位置，可以更好地实现短路保护。 2.8.15 C3(反馈电容) 要获得高 PF 就要输入电流与输入电压的相位的不发生变化和波形不发生畸变如果闭环速度变 快，出现的结果就是输入电流波形发生变化，导致 PF 会变低，所以 PFC 电路要将闭环控制响应做 慢的原因；此电容越小，响应速度越快，PF 会相对低一点，一般推荐值为 1UF 的陶瓷电容。 2.8.16 U2（光耦合器） 光耦合器是以光为媒介来传输电信号的器件，将二次侧的信号转换到一次侧，要选用线性光耦， 而 CTR 值要能够在一定范围内做线性调整，在开开关电源中使用光耦主要为实现输入与输出实现隔 离反馈，同时也为了符合安规需用（初级对次级的距离至少需要 5.6mm 以上）。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 16 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.8.17 R8 R23 (反馈增益电阻设计) 系统闭环设计，首先考虑原边光耦的电流 Ic, 考虑到光耦的 CTR 随着寿命会变小，Ic 电流选择 要适当，可以考虑设计在 1.5mA 左右， Ic = 2.5 R 23 R23 就可以通过上式求出，这里选择 1.5KΩ，从而 R8 的选择可以通过以下公式。 2.5 Vbb − V F − Vea < × CTR min R 23 R8 R8 < 20 − 1.4 − 1 × 1.5 × 0.8 = 8.5( k Ω ) 2.5 其中：Vbb 是副边辅助源电压 20V，Vf 是光耦输入的正向电压 1.4 左右，Vea 是运放的最低输出 电压，一般运放最低输出电压可能到不了零伏，可以选择 1V 左右，CTRmin 是光耦 CTR 的最小值， 不同型号范围有可能不一样，可以查相应规格书；要考虑留点裕量，这里选择 R8 选择在 8.2KΩ。 2.8.18 输出过压控制 对于 LED 驱动电源，要设计输出过压保护功能，通过一个比较器，将输出电压通过 R29，R31 两个电阻分压后到比较器的反相输入端，当输出电压超过设定值时，比较器输出变低，实现 INV 端实 现关闭 PWM。 2.8.19 输出恒流环控制 对于输出恒流环的设计，原理是通过采样电阻取得输出的电流后，通过误差放大器将误差信号放 大，再通过光耦将信号送回原边，实现恒流闭环控制；具体参数配置： 第一， 选择运算放大器 U3，这里选用比较常用的 LM358； 第二， 采样电阻 RL1 的选取，主要考虑首先，采样电压即误差放大器的基准电压不能太低 也不能太高，太高需要采样电阻损耗太大， 太低误差放大器容易工作不正常，这里 0.225V = 0.15Ω ；其次，要考虑采样电阻 1.5 A 2 的功耗及封装问题，采样电阻功耗 P = I ∗ R = 0.3375W ，考虑到各种情况可以 基准电压放到 225mV，则电阻值 R = 将电阻型号用大一点，这里选用 3W 色环电阻； 第三， 在输出采样电阻并一个大的二极管主要考虑输出负载短路时，减小采样电阻的应力 而增加的，但不考虑用肖特基二极管，主要原因在于正向电压太小，会影响输出恒 流值； 第四， 补尝电容 C10 C11 的选择，为了获得更好的 PF 值，闭环带宽要小于 100HZ 所以 电容可以选择大一点，这里采用两个 1UF 的电容； 第五， 采样电压也可以加入一个低频 RC 滤波电路。 2.8.20 D7（输出整流二极管） 第一，应考虑的耐压问题，其最高耐压应满足：VR=(Vds/Np)*Ns+Vout，加上尖峰，需要在此基 础上乘以 1.3 或 1.5 倍；第二，需要考虑输出电流，二极管的额定电流应大于实际输出电流；第三， 应考虑整机效率及二极管功耗问题，选用合适正常压降及反向恢复时间，一般选用肖特基二极管或快 恢复二极管。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 17 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 2.8.21 R13、R14、C6（二次侧 Snubber） D7 在截止的瞬间会有 Spike 产生，若 Spike 超过二极管（D7）的耐压值，二极管会有被击穿的 危险，调整 Snubber 可适当的减少 Spike 的电压值，除保护二极管外也可以改善 EMI，R9 一般使用 1/4W 的电阻，C10 一般使用耐压 500V 的陶质电容，Snubber 调整的过程（264V/63HZ）需要注意 R9、C15 是否有过热，应避免此种情况发生。 2.8.22 Co1—Co6 （输出滤波电容） 反激 PFC 输出滤波电容上的电压纹波为两倍工频的低频电压信号，输出电容也会影响到系统的 PF 值，输出电容与输出电容上的纹波电压满足以下公式： CO = IO 1.5 = = 2388( μF) 2π fac ΔVO 2 × 3.14 × 50 × 2 2.9 测试报告 2.9.1 2.9.2 效率、PF 和 THD Vin Vo Io EFF PF THD 90 36 1.4938 87.7% 0.992 9.4% 115 36 1.4942 89.2% 0.993 9.5% 135 36 1.4942 89.9% 0.993 10% 190 36 1.4943 90.6% 0.990 11.2% 230 36 1.4944 90.7% 0.984 12.6% 264 36 1.4946 90.6% 0.974 15% 开机延迟时间 通道 1：输入电压 90V 输入 通道 2：输出电压 Delay time=1.1S 通道 1：输入电压 115V 输入 通道 2：输出电压 Delay time=0.9S 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 18 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 通道 1：输入电压 230V 输入 2.9.3 通道 2：输出电压 Delay time=420mS 通道 1：输入电压 264V 输入 通道 2：输出电压 Delay time=380mS 峰值电压波形 90V 输入，重负载时 Switching 264V 输入，重负载时 Switching 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 19 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] 士兰微电子 SD7530 三、设计问题点分析 3.1 输出负载短路不保护的问题 1） 原边绕组、辅助绕组与输出绕组的漏感是不是太大，主要原因是如果辅助绕组与输出绕组漏 感太大，在负载短路时，会出现更大的噪声，造成 IC 内部短路保护判定失效；所以要在调 整变压器绕法；推荐变压器漏感小于 10uH，辅助绕组与输出绕组靠近； 2） 零电流检测电阻即 ZCD 端输入电阻太大， 适当减小电阻或者可以在 ZCD 端对地加入一个大 电阻，都会有利于输出负载短路实现正常保护； 3.2 PF 值出现偏低 1） 闭环反馈响应速度是否太快，即 INV 与 COMP 端之间的积分电容太小； 2） 输入电容是否设计合理，输入电容不应太大， 如果太大，在输入高压时 PF 基本会偏低； 3） 检查乘法器对地电容是否太大； 4） 变压器有饱和现象，导致采样电流有异常现象影响 PF 的调节； 3.3 效率偏低,通常原因以下几种: 1） 输出滤波电容的 ESR 偏大，输出电容的 ESR 偏大，会导致输出损耗过大，导致整机输出 效率降低; 2） 变压器的设计不合理; 3） 输入 EMI 滤波器包括共模电感、差模电感的线径太细； 4） 功率开关管和功率二极管选择不合理，也会导致效率偏低； 3.4 电源启动时异常工作，可能原因为以下几种： 1） 判断 VCC 电压是否一直在不断重启现象，原因是 VCC 建立的速度太慢，应适当加大 VCC 的滤波电容或提高辅助绕组电压； 2） 通过计算判断先断 ¾ 进入 VCC 过压保护状态，电路的 VCC 保护电压为 34V 左右，当 VCC 大于 34V 时， 电源会进入打嗝模式，自动重启，需要降低 VCC 工作电压； ¾ 输出端出现短路等原因，当次级出现异常状态时，电源会进入保护状态，直接故障消 除，因此，需要检查输出端是否有不良短路等情况； ¾ 变压器的极性错误，根据反激电源的工作原理，初级导通时，次级关断，辅助绕组的 供电也关断，因此，初级与次级及辅助绕组的极性是相反，次级绕组与辅助绕组的极 性是相同。 3.5 EMI 的问题分析： 在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接 入电网的其他设备。减少传导干扰的方法有：合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能 减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，EMI 可以利用调整变压器的 绕制方法，如何加屏蔽等来实现声干扰。 ¾ 变压器的绕线顺序是否正常，每个绕组层数是否合理且是否紧密； ¾ 初级与次级是否增加屏蔽层，屏蔽层是否密绕且均匀布满整个骨架窗口； ¾ PCB 的地线是否合理，大信号电流与小信号电流尽量分开； 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 20 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] 士兰微电子 ¾ SD7530 可以利用 EMI 元件在输入回路及输出回路进入调整，例如：调整输入 EMI 电感大小、 在变压器两端 RCD 回路中的二极管串联磁珠、输出二极管上增加 RC 吸收回路等。 3.6 PCB 要求： 在连接芯片 U1、输入电容 C2、高频变压器初级绕组的引线上有高频开关电流通过容易引起共模 电磁干扰，因此上述引线应尽量短,以使印制板尺寸与环路面积最小。漏极箝位保护电路的 C3、R2/ R3/ R4、D5 与变压器初级绕组的引线要尽量短。接于高频变压器次级绕组的输出二极管和输出滤波电容 器的回路面积应最小。此外在二极管阳极、阴极端的铜箔面积应足够大，以承受较大的电流与利于散 热。光耦的引脚和源极脚走线应尽量短，可使噪声耦合最小；采样电阻到芯片的 CS 端线尽量短，减 小开关噪声防止 IC 的误动作。 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 21 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] 士兰微电子 SD7530 四、SD7530+SD52527 两级方案 DEMO 设计资料 4.1 原理图 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 22 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 4.2 元件清件 序号 使用 品名规格 位置 数量 序号 使用 1 R1 R19 150K 1206 0.25W 2 29 C6 2 R2 51K 0805 0.125W 1 30 C7 3 R3 R18 2M 1206 0.25W 2 31 C8 4 R4 39K 0805 0.125W 1 32 C9 R5 5 R36 品名规格 位置 1μF X7R 100pF 数量 0805 X7R 1 1206 500V 1.0 nF 1kV 2.2nF Film 1 1 250VAC Y Capacitor 1 470μF 50V Aluminium 51R 1206 0.25W 3 33 C10 R37 Electrolytic Capacitor 1 (10*16) 100pF X7R 1206 1 6 R6 20K 0805 0.125W 1 34 C11 7 R7 R25 0R 0603 0.1W 2 35 C12 0.1μF 8 R8 R9 22R 1206 0.25W 2 36 C14 100pF 1206 1kV 1 9 R10 120K 0805 0.125W 1 37 0.1μF 275Vac Film 2 10 R11 8.2K 0805 0.125W 1 38 0.1μF 50V X7R 0805 1 11 R12 13K 0805 0.125W 1 39 Not used 2 12 R13 1K 0603 0.1W 1 40 DB1 DF06S 整流桥 1 13 R14 1K 0805 0.125W 1 41 D1 D2 1A D4 recovery diode FR107 14 R16 R17 10K 0603 0.1W 2 42 D3 15 R20 100K 色环电阻 1/4W 1 43 D5 16 R21 1 44 D6 17 R22 1 45 T1 18 R23 1 46 Ld1 Ld2 1mH 0.5A 工字型电感 2 1 0.51R +/-% 1206 0.25W 0.3R +/-% 1206 0.25W 20R +/-1% 1206 0.25W CX1 CX2 CS1 C17 CS2 100V 4A X7R 0603 1000V 400V 4 fast rectifier diode MUR440 1A 100V Fast diode 1N4148 SB3100 3A 100V SCHOTTKY Transformer, EC2510 3 1 1 1 1 19 R24 2K 0603 0.1W 1 47 L3 100μH 2A 工字型电感 20 R26 5.1R 1206 0.25W 1 48 Lcom2 30mH 0.5A 共模电感 1 21 R30 R31 15K 1206 0.25W 2 49 330μH 2A 共模电感 2 1.5R 0805 0.125W 3 50 SD7530 1 Lcom1 Lcom3 RS1 22 RS2 U1 RS3 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 23 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected] SD7530 士兰微电子 序号 使用 品名规格 位置 使用 数量 序号 品名规格 8 51 U2 SD42527 位置 数量 R15R27 23 R28R29 R32 R33 Not used 1 J1 J2 24 Co 25 C1 4.7μF/50V Aluminium Electrolytic Capacitor 1 52 U3 Opto-coupler Film 1 53 U4 TL431 SOT-23-3 PC817 1 (5*10) 26 C2 C3 0.1μF 630V 22μF/50V Aluminium Electrolytic Capacitor 7A 2 54 Q1 650V voltage (5*10) 1 high MOSFET 1 SVF7N65F 27 C4 1000pF 28 C5 C13 1μF X7R 0805 X7R 0603 1 55 MOV VARISTOR 07D471 1 2 56 F1 2A FUSE 1 4.3 变压器设计规格（EC25 5+5 骨架）； 4.3.1 原理图: 4.3.2 绕制方法: 线材 起绕点 终点 圈数 备注 第一层：屏蔽层（S1） Φ0.11mm*2 5Pin - 17TS 接高压地 第二层：初级层(Np) ￠0.25mm*1 1Pin 2Pin 29TS 密绕 第三层：屏蔽层（S2） ￠0.11mm*2 5Pin 17T 17TS 接高压地 第四层：次级层（W4） TEX-EΦ0.35mm*1 A 20T B 密绕 第五层：屏蔽层（S3） core(0.05*6mm) 5Pin - 17TS 接高压地 第六层：初级层（Np） ￠0.25mm*1 2Pin 3Pin 27TS 密绕 第七层：VCC 层（Na） Φ0.21mm 5Pin 4Pin 10TS 密绕 深圳市流明芯半导体照明科技有限公司 电话：0755-61335808 61348285 61348286 61348326 61348302 共 25 页 第 24 页 销售热线：18922861363(Dragon ) 13312968406(Jacky) 传真：0755-29059280 Website: www.lumen-chip.com E-mail: [email protected]