LNK403-410/413-420 LinkSwitch-PH LED驱动器IC产品系列 ™ 单级PFC、初级侧恒流控制和可控硅调光/非调光选项 产品特色 大幅简化离线式LED驱动器设计 • 单级功率因数校正(PFC)与精确恒流(CC)输出相结合 可实现使用寿命极长的设计（无电解电容） • 省去光耦器和所有次级电流控制电路 • 省去控制环路补偿电路 简化初级侧PWM调光接口 通用输入电压范围 LNK403-410可用于实现无闪烁可控硅调光 • • • • EcoSmart™ – 高效节能 • 单级PFC与输出恒流(CC)控制相结合 • 大幅提升效率，可达到90%以上 • 减少元件数量 • 无电流检测电阻 • 低待机功率远程ON/OFF控制功能（230 VAC输入时< 50 mW） 精确稳定的性能 • 补偿变压器电感容差 • 补偿输入电压变化 • 频率调制技术可极大缩减EMI滤波器的尺寸和成本 先进的保护及安全特性 • 通过自动重启动提供短路保护 • 开路故障检测模式 • 带迟滞的自动热关断重启动 • 无论在PCB板上还是在封装上，都保证高压漏极引脚与其他所 有信号引脚之间满足高压爬电要求 绿色封装 • 无卤素和符合RoHS要求的封装 应用 • 离线式LED驱动器 说明 RV AC IN V D LinkSwitch-PH CONTROL S R BP FB PI-6543-082211 图 1. 典型应用电路图 输出功率表1,2 产品 5 RV = 2 MW RV = 4 MW 85-132 VAC 85-308 VAC 最小 输出功率 3 最大 输出功率 4 最小 输出功率 3 最大 输出功率 4 LNK403/413E/L 2.5 W 4.5 W 6.5 W 12 W LNK404/414E/L 2.5 W 5.5 W 6.5 W 15 W LNK405/415E/L 3.8 W 7.0 W 8.5 W 18 W LNK406/416E/L 4.5 W 8.0 W 10 W 22 W LNK407/417E/L 5.5 W 10 W 12 W 25 W LNK408/418E/L 6.8 W 13.5 W 16 W 35 W LNK409/419E/L 8.0 W 20 W 18 W 50 W LNK410/420E/L 18 W 31 W 40 W 78 W 表 1. 输出功率表 注释： 1. 连续输出功率是在敞开式设计及有足够的散热、环境温度为70 °C的条件下测量 得到的。 2. 功率水平根据典型的LED灯串电压以效率> 80%计算得出。 3. CBP = 10 μF时的最小输出功率。 4. CBP = 100 μF时的最大输出功率。LNK4x3EG CBP = 10 μF。 5. 封装：eSIP-7C，eSIP-7F。 LinkSwitch-PH可大幅简化要求具有长使用寿命、功率因数(PF)大于0.9 且具备可控硅调光功能(LNK403-410)的高效率LED驱动器的设计。单 级集成式功率因数校正和恒流控制器可省去开关级和大容量电解电 容。LinkSwitch-PH器件采用先进的初级侧控制技术，能提供精确的恒 流控制，同时省去光耦器和电流控制电路。 LinkSwitch-PH在一个单片IC上集成了一个725 V功率MOSFET、 一个连续模式PWM控制器、一个自偏置的高压开关电流源、频率 抖动、逐周期电流限流及迟滞热关断电路。 eSIP-7C (E 封装) eSIP-7F (L 封装) 图 2. 封装选项 www.powerint.com May 2012 LNK403-410/413-420 DRAIN (D) 5.9 V REGULATOR BYPASS (BP) BYPASS CAPACITOR SELECT FAULT PRESENT AUTO-RESTART COUNTER BYPASS PIN UNDERVOLTAGE 1V VOLTAGE MONITOR (V) STOP LOGIC JITTER CLOCK OSCILLATOR - SenseFet LEB FBOFF DCMAX OCP UV/OV LINE SENSE + IV FEEDBACK (FB) VBG FEEDBACK SENSE Gate Driver Comparator + 3-VT 5.9 V 5.0 V - MI HYSTERETIC THERMAL SHUTDOWN + ILIM SOFT-START TIMER PFC/CC CONTROL IFB CURRENT LIMIT COMPARATOR - ILIM VSENSE MI FBOFF DCMAX IS REFERENCE BLOCK REFERENCE (R) VBG 6.4 V PI-5431-102610 SOURCE (S) 图 3. 功能结构图 引脚功能描述 漏极(D)引脚： 功率FET的漏极连接点。在启动及稳态工作时还提供内部工作 电流。 电压监测(V)引脚： 该引脚与一个由整流管、滤波电容和电阻构成的外部输入线 电压峰值检测器相连。施加的电流用于控制输入欠压(UV)和 过压(OV)的停止逻辑，并提供前馈信号以控制输出电流和远程 ON/OFF功能。 源极(S)引脚： Exposed Pad (Backside) Internally Connected to SOURCE Pin 这个引脚是功率FET的源极连接点。它也是旁路、反馈、参考及 电压监测引脚的接地参考。 旁路(BP)引脚： 一个外部旁路电容连接到这个引脚，用于生成内部5.9 V的供电 E Package (eSIP-7C) (Top View) 7D 电源。此外，该引脚还可通过旁路引脚电容值的选取提供输出 5S 4 BP 3 FB 2V 1R 功率选择。 反馈(FB)引脚： 反馈引脚用于输出电压反馈。流入反馈引脚的电流与输出电压 成正比。反馈引脚还包含开路负载和过载输出保护电路。 参考(R)引脚： Exposed Pad (backside) Internally Connected to SOURCE Pin (see eSIP-7C Package Drawing) 该引脚连接到一个外部精密电阻，用于配置调光(LNK403-410)工作 模式与非可控硅调光(LNK413-420)工作模式。 L Package (eSIP-7F) 1 3 5 R FB S 7 Lead Bend Outward 2 4 V BP D from Drawing (Refer to eSIP-7F Package Outline Drawing) PI-5432-082411 图 4. 引脚配置 2 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 功能描述 参考引脚 LinkSwitch-PH器件将一个控制器和一个高压功率MOSFET集成 参考引脚通过外部电阻接地（源极）。选取的值设定内部参考，从而 到了同一个封装内。控制器可同时实现单级高功率因数校正 决定采用调光(LNK403-410)工作模式还是非调光(LNK413-420)工 (PFC)和恒流输出。LinkSwitch-PH控制器包括一个振荡器、反馈 作模式，以及电压监测引脚的输入欠压和过压阈值。对于采用 （检测及逻辑）电路、5.9 V稳压器、迟滞过热保护、频率抖动、 LNK413-420的非调光或PWM调光应用来说，高输入电压和通用输 逐周期电流限流、自动重启动、电感校正、功率因数以及恒流 入电压设计的外部电阻应为24.9 kW ±1%，低输入电压设计的外部 控制电路。 电阻应为49.9 kW ±1%。对于采用LNK403-410的相位角AC调光应 用，外部电阻应为49.9 kW ±1%。由于电阻容差直接影响输出容差， 反馈引脚电流控制特性 下图显示了反馈引脚电流的工作边界。电流超过IFB(SKIP)时，开关 被禁止；电流低于IFB(AR)时，器件进入自动重启动模式。 建议采用1%的电阻容差。不得使用其他电阻值。 旁路电容功率增益的选择 LinkSwitch-PH器件能够调整内部增益以适应满输出功率设置或 IFB(SKIP) 减输出功率设置。这样就可以根据散热和效率的需要，选择较 Skip-Cycle 大规格的器件并达到降低耗散的目的。功率增益根据旁路引脚 电容的值来选择。满功率设置根据100 μF电容来选择，减功率设 置（较高效率）则根据10 μF电容来选择。旁路引脚电容可同时 设定内部功率增益和过流保护(OCP)阈值。与较大规格的器件不 CC Control Region IFB 同，LNK4x3的功率增益不可编程。LNK4x3应使用10 μF电容。 开关频率 开关频率为66 kHz。为使EMI电平更低，将开关频率抖动（调制） 了约±1 kHz。 IFB(DCMAXR) 软启动 Soft-Start and CC Fold-Back Region 控制器具 有软 启动 时序功能 ，它可 以在 软启动期间 (t S OF T )抑 制自动重启动保护功能，将启动视为源自大输出电容的故障 （短路）。启动时，LinkSwitch-PH箝位最大占空比以降低输出 功率。软启动持续总时间为tSOFT。 远程ON/OFF和Eco-Smart IFB(AR) 电压监测引脚上连有1 V的输入阈值比较器，此电压阈值可用于 Auto-Restart DC10 DCMAX Maximum Duty Cycle PI-5433-060410 实现远程ON/OFF控制。当电压监测引脚接收到禁止输出的信号 时（电压监测引脚通过一个光耦器的光电管接地），LinkSwitchPH将在内部功率FET被强行关断之前完成其当前开关周期。 图 5. 反馈引脚电流特性曲线 远程ON/OFF功能也可用作节能模式或电源开关来关断 反馈引脚电流还可用于箝位最大占空比，以限制过载和开环情 LinkSwitch-PH，使之长时间处于极低功耗状态。进入此模式 况下的可用输出功率。这种占空比减小特性还可以提升单路输 后，当LinkSwitch-PH被远程导通，它将在旁路脚电压再次达到 出电流启动特性，从而防止过冲。 5.9 V时执行正常的软启动程序。在最差情况下，从远程导通到 启动的延迟时间可与旁路引脚的整个充放电时间相同。这种降 低功耗的远程关断模式可省去昂贵且不可靠的线上机械开关。 3 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 反馈引脚电流高于IFB(AR)阈值，使电源能够成功启动。软启动期间 结束后，自动重启动只有在反馈引脚电流低于IFB(AR)时才会激活。 过流保护 V D CONTROL S R 电流限流电路检测功率FET的电流。当电流超过内部阈值(I LIMIT) BP 时，在该周期剩余阶段会关断功率FET。在功率FET导通后，前 沿消隐电路会将电流限流比较器抑制片刻(tLEB)。通过设置前沿消 FB 隐时间，可以防止由电容及整流管反向恢复产生的电流尖峰引 起导通的功率FET提前误关断。 输入欠压/过压保护 PI-5435-052510 图 6. 远程ON/OFF电压监测引脚控制 该器件同时具有输入欠压和过压检测功能，可限制通过电压监 测引脚检测到的最低启动电压和最高工作电压。需要使用一个 由二极管和电容构成的外部峰值检测器，通过电阻向电压监测 5.9 V稳压器/分流电压箝位 引脚提供输入峰值线电压。在上电时，IUV+令LinkSwitch-PH在输 在功率FET处于关断期间，内部的5.9 V稳压器就会从漏极电压吸 入电压达到欠压阈值前保持关断；在断电时，IUV-防止它在输出 收电流，将连接到旁路引脚的旁路电容充电到5.9 V。旁路引脚 失调后自动重启动。 是内部供电电压节点。当功率FET导通时，器件利用储存在旁路 电容内的能量工作。内部电路极低的功率耗散使LinkSwitch-PH 用于设定UV欠压阈值的电阻也用于设定输入过压(OV)关断阈 可使用从漏极吸收的电流持续工作。一个10 µF或100 µF的旁路 值，当超过阈值时就会强制LinkSwitch-PH停止开关（完成当前 电容就足够实现高频率的去耦及能量存储。此外，当有电流通 过一个外部的电阻提供给旁路引脚时，一个6.4 V分流稳压箝位 电路会将旁路引脚电压箝位在6.4 V。这样就很方便从偏置绕组 由外部向LinkSwitch-PH供电，从而提高工作效率。建议从偏置 绕组向旁路引脚供电，以维持正常工作。 自动重启动 在开环故障（反馈引脚电阻开路或反馈绕组短路）、输出短路 或过载情况下，控制器进入自动重启动模式。在软启动结束 后，一旦反馈引脚电流低于IFB(AR)阈值，控制器立即“报告”短 开关周期后）。当输入线电压恢复正常水平后，器件将在自动 重启动关断期间结束后恢复正常工作。OV阈值有少量迟滞以防 止噪声引发关断。当功率FET关断时，由于没有反射电压和漏感 尖峰电压叠加到漏极，经整流的直流高压抗浪涌冲击能力增大 到功率FET的额定电压(725 V)。 迟滞热关断 热关断电路检测控制器的结温度。阈值设置在142 °C并具备75 °C 的迟滞范围。当结温度超过这个阈值(142 °C)，功率FET开关被 禁止，直到结温度下降75 °C，功率FET才会重新使能。 路和开路故障。为了降低此故障情况下的功耗，关断/自动重启 安全工作区(SOA)保护 动 电 路 将 通 常 以 D C AR的 自 动 重 启 动 占 空 比 对 电 源 进 行 接 通 该器件还带有安全工作区(SOA)保护模式，在峰值开关电流达到 （与软启动持续时间相同）和关断操作，直到故障排除为止。 I LIMIT阈值且开关导通时间小于t ON(SOA)时，可禁止40个周期的FET开 如果故障在自动重启动关断期间消除，电源将保持自动重启 关。这种保护模式可以在LED发生短路的情况下，以及在自动重启 动，直到整个关断时间计时结束。设计时必须特别注意，应采 动保护被抑制的软启动期间进行启动时对器件提供保护。SOA保护 用最适合的输出电容容量，以确保在软启动期间(tSOFT)结束后， 模式在正常工作情况下仍然有效。 4 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 应用范例 输入级 保险丝F1提供元件故障保护，RV1在差模浪涌期间提供箝位，使 14 W可控硅调光的高功率因数LED驱动器的设计范例 U1的峰值漏极电压始终低于内部功率FET的725 V额定值。桥式 图7是基于LinkSwitch-PH系列器件中的LNK406EG设计的一款可 控硅调光高功率因数LED驱动器的电路图。该驱动器可以28 V电 压、0.5 A (±5%)恒流驱动LED灯串，非常适合PAR灯替换应用。 该设计可在90 VAC至265 VAC的通用输入电压范围内工作， 但在90 VAC至132 VAC的输入电压范围内提供指定的输出电流容 差（在仅高压应用中，只需简单修改元件值即可进行配置）。 整流器BR1对AC输入电压进行整流。EMI滤波由L1-L3、 C1、R16、R17和Y级安全电容(C7)共同提供，Y电容跨接初级侧 和次级侧之间的安全绝缘层。电阻R16和R17可以阻尼在L1、 L2、C1和AC输入阻抗之间形成的任何谐振。需要使用一个较小 的大容量电容(C2)为初级开关电流提供低阻抗源。C1和C2的最大 值受到限定，以使功率因数始终大于0.9。 LinkSwitch-PH初级 该设计的主要目标是实现与标准前沿可控硅AC调光器的兼容， 为向U1提供峰值输入电压信息，经整流AC的输入峰值经由D2 达到极宽调光范围（1000:1，500 mA:0.5 mA）、高效率(> 85%) 对C3充电。然后电流经过R2和R3，注入U1的电压监测引脚。 和高功率因数(> 0.9)。这种设计能够对空载、过载、输出短路以 器件也会利用此检测电流来设定输入过压及欠压保护阈值。 及过热等故障提供全面防护。 电阻R1为C3提供放电通路，时间常数远大于经整流AC的放电时 电路描述 间，以防止生成线电压频率纹波。 LinkSwitch-PH器件(U1)在单个封装中集成了功率FET、控制器和 多种启动功能，能够减少典型设计方案的元件数。U1作为隔离 式连续导通模式反激式转换器的组成部分，通过其内部控制算 法和小输入电容设计可以实现高功率因数。连续导通模式工作 可以减小初级峰值电流和RMS电流。这都有利于EMI噪声的降 低，可以使用更简单、更小的EMI滤波元件，并提升工作效率。 电压监测引脚电流和反馈引脚电流在内部用来控制平均输出LED 电流。对于可控硅相位调光应用，可在参考引脚上使用一个 49.9 kΩ电阻(R4)，在电压监测引脚上使用一个4 MΩ (R2+R3)电 阻，使输入电压和输出电流之间保持线性关系，从而扩大调光 范围。电阻R4还设定内部的输入欠压及过压保护阈值。 无需使用次级侧检测即可维持输出电流调节，因而可省去电流 检测电阻并提升工作效率。 R1 240 kΩ 1/2 W R9 750 kΩ 1% BR1 2KBP06M 600 V R16 1 kΩ L D2 DL4007 VR1 P6KE200A L2 1000 µH C11 220 nF 630 V C1 47 nF 275 VAC C2 100 nF 630 V R11 2.4 MΩ Q1 FMMT558 C6 15 nF 50 V R12 15 Ω 1% D4 UF4002 C3 1 µF 400 V D5 1N4148 R5 3 kΩ V CONTROL S R13 130 Ω 1/2 W C5 22 µF 50 V 2 LinkSwitch-PH U1 LNK406EG Q2 IRFR310 R7 10 kΩ T1 RM8 D VR2 ZMM5245B-7 15 V D1 DL4002 R17 1 kΩ RTN R8 D6 150 Ω DL4936 R2 2 MΩ 1% R3 2 MΩ 1% N FL2 3 L1 1000 µH 90 - 265 VAC RV1 275 VAC 1 D3 UF4007 R10 750 kΩ 1% 28 V, 500 mA D8 MBRS4201T3G R18 510 Ω 1W F1 3.15 A C8 C10 330 µF 330 µF R15 50 V 50 V 20 kΩ FL1 11 L3 1000 µH R BP FB R4 49.9 kΩ C4 1% 10 µF 16 V R6 162 kΩ 1% D7 BAV21WS-7-F Q3 MMBT3904 R19 1 kΩ C13 100 nF 50 V VR3 ZMM5259B-7 39 V R20 10 kΩ C12 1 µF 50 V C7 2.2 nF 250 VAC PI-5997-061510 图 7. 隔离式、可控硅调光、高功率因数、通用输入14 W LED驱动器的电路图 5 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 由于漏感会带来影响，二极管D3和VR1将漏极电压箝位到一个 可控硅相位调光控制兼容性 安全水平。C2上经整流的AC电压低于输出反射电压(VOR)时会有 对于用低成本的可控硅前沿相控调光器提供输出调光的要求， 电源反向流过U1，D4用来防止此类情况的发生。 我们需要在设计时进行全面权衡。 二极管D6、C5、R7和R8从变压器的辅助绕组构成初级偏置电 由于LED照明的功耗非常低，整灯吸收的电流要小于调光器内 源。电容C4对U1的旁路引脚进行局部去耦，该引脚是内部控制 可控硅的维持电流。这样会因为可控硅导通不一致而产生不良 器的供电引脚。在启动期间，与器件漏极引脚相连的内部高压 情况，比如调光范围受限和/或闪烁。由于LED灯的电阻相对较 V。这样可使器件开始开关，此时工作 大，因此在可控硅导通时，浪涌电流会对输入电阻进行充电， 电流源将C4充电至约6 供电电流由偏置电源经过R5提供。电容C4还可选择输出功率模 造成大幅振荡。这同样会造成类似不良情况，因为振荡会使可 式（选用适合减功率的10 μF电容来降低U1功耗并提升效率）。 控硅电流降至零并关断。 反馈 要克服这些问题，需增加两个电路 – 有源衰减电路和无源泄放 偏置绕组电压与输出电压成比例（由偏置绕组与次级绕组之间 的匝数比设定）。这样不需要次级侧反馈元件就可以对输出 电压进行监测。电阻R6将偏置电压转换为电流，馈入U1的反馈 电路。这些电路的缺点是会增大功耗，进而降低电源的效率。 对于非调光应用，可以省略这些元件。 引脚。U1中的内部引擎综合反馈引脚电流、电压监测引脚电流 有源衰减电路由元件R9、R10、R11、R12、D1、Q1、C6、 及漏极电流信息，在1.5:1的输出电压变化范围内（LED灯串电 VR2、Q2以及R13共同组成。该电路可以在可控硅导通时限制 压变化为±25%）以固定输入线电压提供恒定输出电流。 为限制空载下的输出电压，D7、C12、R20、VR3、C13、Q3及 R19共同形成一个输出过压保护电路。如果断开输出负载的 连接，偏置电压将升高，直至VR3导通，这样会使Q3导通并减 小流入反馈引脚的电流。当该电流低于20 μA时，器件进入自动 重启动模式，开关被禁止800 ms，使输出电压和偏置电压有时 间下降。 流入C2并对其充电的浪涌电流，实现方式是在可控硅导通的首 1 ms内将R13串联。在大约1 ms后，Q2导通并将R13短路。这样 可使R13的功耗保持在低水平，在限流时可以使用更大的值。 电阻R9、R10、R11和C6在可控硅导通后提供1 ms延迟。晶体 管Q1在可控硅不导通时对C6进行放电，VR2将Q2的栅极电压箝 位在15 V。 无源泄放电路由C11和R18构成。这样可以使输入电流始终大于 输出整流 可控硅的维持电流，而与驱动器等效电阻对应的输入电流将在 变压器次级绕组由D8进行整流，由C8和C10进行滤波。选择肖 每个AC半周期内增大。 特基势垒二极管用以提高效率，所选取的C8和C10的总值可使 LED峰峰纹波电流等于平均值的40%。对于适合采用低纹波的 设计，可提高输出电容值。R15用作小的假负载，可限制空载条 件下的输出电压。 6 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 7 W高功率因数非调光型LED驱动器的设计范例（具有先进的电 电压监测引脚相连的R12（共1.402 MΩ）的总电阻值，可以在 压调整性能） 90 VAC至265 VAC的整个输入电压范围内提供出色的电压调整 性能。 图8是基于LinkSwitch-PH系列器件中的LNK403EG设计的一款高 功率因数LED驱动器的电路图。该驱动器可以21 V电压、0.33 A 器件也会利用电压监测引脚电流来设定输入过压及欠压保护 恒流驱动LED灯串，非常适合PAR20/PAR30灯替换应用。该设 阈值。 计可在90 VAC至265 VAC的通用输入电压范围内工作，适用于 非调光应用。在输出电流随输入电压的变化方面，非调光应用 由于漏感会带来影响，二极管D1和VR1将漏极电压箝位到一个 拥有比调光应用更小的变化幅度。要注意的是，虽然没有指定 安全水平。为尽可能减少元件数和提高效率，该设计选用一个 为调光设计，但如果最终用户在设计中使用了相控调光器，也 齐纳二极管箝位。二极管D5的作用在于防止反向电流在AC输入 不会对电路造成任何损坏。 电压低于反射输出电压(V OR)的期间内流经U1。该设计选用了节 省空间的RM6磁芯。RM磁芯的外形有助于降低音频噪声，但需 电路描述 要使用飞线才能满足安全间距要求。 输入级 保险丝F1提供元件故障保护，RV1在差模浪涌期间提供箝位， 使U1的峰值漏极电压始终低于内部功率FET的725 V额定值。桥式 整流器BR1对AC输入电压进行整流。EMI滤波由L1-L3、 C2和Y级安全电容(C7)共同提供，Y电容跨接初级侧和次级侧之 二极管D3、C6、R5、R9和R18从变压器的辅助绕组构成初级偏 置电源。电阻R5对漏感生成的电压尖峰进行滤波，以增强对偏 置电压和输出电压的跟踪能力。它还可以与C6形成一个频率约 为100 Hz的极点。电阻R9和R18充当小负载，可确保在输出短 间的安全绝缘层。电阻R2和R3可以阻尼在L1、L2、C2和AC输 路期间使偏置电压骤降，此时U1进入自动重启动模式，对电源 入阻抗之间形成的任何谐振。需要使用一个较小的大容量电容 提供保护。 (C3)为初级开关电流提供低阻抗源。C2和C3的最大值受到限 定，以使功率因数始终大于0.9。 输出过压和负载切断保护由D8、C14、R24、VR3、C15、R23 和Q2提供。如果LED输出负载被切断，输出电压将升高，使 LinkSwitch-PH初级 C14上的偏置绕组电压也相应升高。一旦该电压超过VR3的电压 为向U1提供峰值输入电压信息，经整流AC的输入峰值经由D6 额定值，Q2将导通，从而拉低U1反馈引脚的电压，并启动自动 对C8充电。然后电流经过R4、R7和R8，注入U1的电压监测 重启动工作模式。一旦进入自动重启动模式，低占空比(~3%)与 引脚。电压监测引脚电流和反馈引脚电流在内部用来控制 输出上的较小假负载会防止输出电压升至较高水平。一旦输出 平均输出LED电流。R4、R7和R8（共3.909 MΩ）以及R11和与 负载重新连接，电源将恢复正常工作。 C5 C4 R6 150 µF 150 µF 35 V 35 V 20 kΩ FL2 FL1 L3 1000 µH D6 DL4007 VR1 P6KE200A 1 FL3 RTN 6 L F1 3.15 A L1 1000 µH 90 - 265 VAC RV1 275 VAC L2 1000 µH N R3 1 kΩ C2 22 nF 275 VAC C3 100 nF 400 V D1 UF4007 R4 2 MΩ 1% BR1 DF06S-E3/45 600 V R2 1 kΩ 21 V, 330 mA D2 MBRS4201T3G R5 D3 75 Ω DL4936 2 R9 R18 10 kΩ 10 kΩ T1 RM6 R7 1 MΩ 1% C8 1 µF 400 V C6 22 µF 50 V D5 ES1D R8 909 kΩ 1% D4 1N4148 CONTROL LinkSwitch-PH U1 LNK403EG S R12 402 kΩ 1% R10 3 kΩ V D R11 1.0 MΩ 1% R R15 150 kΩ D8 BAV21WS-7-F BP FB R19 24.9 kΩ 1% C12 10 µF 10 V Q2 MMBT3904 R23 1 kΩ C15 100 nF 50 V VR3 ZMM5259B-7 39 V R24 10 kΩ C14 1 µF 50 V C7 2.2 nF 250 VAC PI-5991-061510 图 8. 隔离式非调光型高功率因数通用输入7 W LED驱动器的电路图 7 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 电容C12对U1的旁路引脚进行局部去耦，该引脚是内部控制器 器件选择 的供电引脚。在启动期间，C4从与器件漏极引脚相连的内部高 可以通过对比所要求的输出功率与表1中的功率值来选择器件。 压电流源被充电至约6 V。在偏置电压升至稳压水平后，工作供 对于散热要求比较高的设计，比如白炽灯替换灯，LinkSwitch-PH 电电流由R10提供。二极管D4防止U1在启动期间对C6充电， 器件的局部环境温度不是过高，就是散热空间非常有限，此时应 因为这样会增加启动延迟时间。 使用最小输出功率列。最小功率可通过一个10 μF旁路引脚电容来 反馈 进行选择，因此可选择较小的器件流限值，从而降低导通损耗。 偏置绕组电压与输出电压成比例（由偏置绕组与次级绕组之间 对于敞开式设计或具有一定散热空间的设计，可参照最大输出功 的匝数比设定）。这样不需要次级侧反馈元件就可以对输出电 率列。最大输出功率可通过一个100 μF旁路引脚电容来进行选择， 压进行监测。电阻R15将偏置电压转换为电流，馈入U1的反馈 但LNK4x3除外，因为它只有一个功率设置。在所有情况下，为了 引脚。U1中的内部引擎综合反馈引脚电流、电压监测引脚电流 获得最佳输出电流容差，都应将器件温度保持在100 °C以下。 及漏极电流信息，在2:1的输出电压变化范围内提供恒定输出 最大输入电容 电流。 为了实现高功率因数，用于EMI滤波器和经整流AC去耦（大容 输出整流 量电容）的电容值必须受到限制。最大值与设计的输出功率成 变压器次级绕组由D2进行整流，由C4和C5进行滤波。选择肖特 函数关系，随输出功率的下降而减小。对于大部分设计，如果 基势垒二极管用以提高效率，所选取的C4和C5的总值可使LED 使用100 nF大容量电容，应将总电容限制在200 nF以内。与陶 纹波电流达到可接受的水平。对于适合采用低纹波的设计， 瓷电容相比，建议使用薄膜电容，因为后者在使用前沿相控调 可提高输出电容值。R6用作小的假负载，可限制空载条件下的 光器的情况下可以降低音频噪声。在EMI滤波器中，电容起始值 输出电压。 取10 nF，然后增大该值，直到具有足够的EMI裕量。 主要应用指南 参考引脚电阻值的选取 功率表 LinkSwitch-PH产品系列包括相位控制调光器件LNK403-410和非调 数据手册中的功率表（表1）代表了以下条件下的最小及最大实 光器件LNK413-420。非调光器件在高输入电压和通用输入电压设计 际连续输出功率： 中使用一个24.9 kW ±1%参考引脚电阻，在低输入电压设计中使用一 个49.9 kW ±1%参考引脚电阻，以便（随着AC输入电压的变化）获得 1. 效率为80% 最佳的输出电流容差。调光器件使用一个49.9 kW ±1%参考引脚电阻 2. 器件局部温度为70 °C 来获得最宽的调光范围。 3. 散热能力足以使器件温度保持在100 °C以下 4. 对于最小输出功率列 • 反射输出电压(VOR)取值为120 V • 反馈引脚电流取值为135 μA • 旁路引脚电容值取10 μF 5. 对于最大输出功率列 • 反射输出电压(VOR)取值为65 V • 反馈引脚电流取值为165 μA • 旁路引脚电容值取100 μF (LNK4x3EG = 10 μF) 注意，输入电压高于85 VAC时，不会改变LinkSwitch-PH器件的 功率输出能力。 电压监测引脚电阻网络的选择 为LNK403-410获得最宽的AC相位角调光范围，应使用一个 4 MΩ电阻使其连接到输入电压峰值检测器电路。确保该电阻的电 压额定值大于峰值输入电压。必要时，可使用多个串联电阻。 为获得最佳电压调整性能，应使用总电阻为3.909 MΩ的串联电阻， 使其连接到输入电压峰值检测器。此外，在电压监测引脚和源极引 脚之间串联一个1 MΩ电阻和一个402电阻（共1.402 MΩ）。应使用 容差为1%的电阻，以获得良好的调整精度。参照PIXls设计表格 中的微调部分可进一步提高电压调整性能。有关详细信息， 请参见LinkSwitch-PH应用指南。 8 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 初级箝位和输出反射电压VOR 由于LED照明的功耗非常低，整灯吸收的电流要小于调光器内可 初级箝位电路可用来限制峰值漏源极电压。齐纳二极管箝位要 控硅的维持电流。这样会产生调光范围受限和/或闪烁等不良 求使用最少的元件和占用最小的电路板面积，可达到最高 情况。由于LED灯的电阻相对较大，因此在可控硅导通时，浪涌 效率。RCD箝位也是可以接受的，但在启动和输出短路期间应 电流会对输入电阻进行充电，造成大幅振荡。这同样会造成类 仔细检验峰值漏极电压，因为箝位电压会随着峰值漏极电流发 似不良情况，因为振荡会使可控硅电流降至零并关断。 生大幅变化。 二 极 管 存在绝对容差和温度漂移。这不仅能确保箝位电路有 效工作，还可将最大漏极电压维持在FET的额定击穿电压 之下。RCD（或RCDZ）箝位的箝位电压容差比齐纳二极管箝位 更严格。RCD箝位比齐纳二极管箝位更具成本效益，但要求设 计更为严密，以确保最大漏极电压不会超过功率MOSFET的击 穿电压。这些VOR限值是基于内部FET的BVDSS额定值设置的，大 部分设计的VOR值通常都介于60 V和100 V之间，能够达到最佳的 PFC和调整性能。 串联漏极二极管 可以将一个超快速恢复二极管或肖特基二极管与漏极串联，防 止反向电流流入器件。电压额定值必须大于输出反射电压VOR。 电流额定值应超过平均初级电流的两倍，其峰值额定值等于所 选LinkSwitch-PH器件的最大漏极电流。 因此对于非调光应用，可以省略这些元件。 图8(a)显示的是前沿可控硅调光器输入端的输入电压及电流，图8(b) 显示的是经整流的总线电压。在本例中，可控硅以90度角导通。 PI-5983-060810 350 Voltage Current 250 0.15 50 0.05 -50 0.5 50 100 相控调光器的工作方式 调光器开关通过不导通（消隐）一部分AC电压正弦波来控制 白炽灯的亮度。这样可降低施加到灯泡的RMS电压，从而降 低亮度。这称为自然调光，对LinkSwitch-PH LNK403-410器 200 250 300 350 400 -0.05 -0.15 -250 -0.25 -350 -0.35 Conduction Angle (°) PI-5984-060810 350 Rectified Input Voltage (V) 失真度。 150 -150 LinkSwitch-PH器件使用峰值输入电压来调节功率输出量。建议 因数(>0.9)。较小值虽可接受，但容易使PF减小并提高输入电流 0.25 150 输入电压峰值检测器电路 采用1 μF到4.7 μF的电容值，以减小电压纹波和获得最大的功率 0.35 Line Current (Through Dimmer) (A) 用中，使用齐纳二极管箝位V OR的值最好小于135 V，允许齐纳 电路。这些电路的缺点是会增大功耗，进而降低电源的效率。 Voltage Current 300 0.35 0.3 250 0.25 200 0.2 150 0.15 100 0.1 50 0.05 Rectified Input Current (A) 1.5倍，以缩短漏电尖峰传导时间。在通用输入或仅高压应 要克服这些问题，需增加两个电路 – 有源衰减电路和无源泄放 Line Voltage (at Dimmer Input) (V) 为实现最高效率，所选箝位电压至少应为输出反射电压V OR 的 件进行调光配置后，器件可以随着RMS输入电压的下降而减 小LED电流，达到自然调光的目的。根据这一特点，可以特 意降低电压调整性能，以增大调光范围并尽量接近模拟白炽 0 0 0 50 100 200 250 300 350 400 Conduction Angle (°) 灯的工作方式。使用一个49.9 kΩ参考引脚电阻即可选择自然 调光模式工作。 150 图 9. (a) 前沿可控硅调光器在90°导通角下的理想输入电压及电流波形(b)可控硅调 光器输出整流后形成的波形 前沿相控调光器 对于用低成本的可控硅前沿相控调光器提供无闪烁输出调光的 图10显示的经整流的总线电压及电流则不太理想，因为可控硅 要求，我们需要在设计时进行全面权衡。 过早关断并重启动。 如果可控硅在半周期结束之前就异常关断，或者其他半AC周期 具有不同的导通角，那么LED灯就会因为输出电流的变化而出现 闪烁。在设计中添加一个泄放和衰减电路就可以解决此问题。 9 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 0.3 250 0.25 200 0.2 150 0.15 100 0.1 50 0.05 图 1 1显 示 的 是 采 用 后 沿 调 光 器 的 电 源 输 入 端 的 输 入 电 压 及 电流。在本例中，调光器以90度角导通。许多此类调光器使用 背靠背连接的功率MOSFET，而不是可控硅来控制负载。这可 以避免可控硅的维持电流问题，并且由于导通在零交越时开 始，还可以减小高电流浪涌和电流振荡。通常，此类调光器不 需要衰减和泄放电路。 PI-5986-060810 0 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Conduction Angle (°) 图 10. 导通不稳定的相位角调光器示例 调光器的表现因制造商和额定功率而异，例如，由于驱动电路 和可控硅维持电流规格不同，300 W调光器所要求的衰减作用和 泄放功耗要小于600 W和1000 W调光器。在高压输入时线电压 也有很大影响。对于一个给定的功率，输入电流也就是TRIAC的电 流会变低，但是输入电容充电的峰值浪涌电流高，因此会产生更多 Dimmer Output Voltage (V) 350 Voltage Current 250 况时，应检验大量的调光器、不同的输入电压， 0.25 150 0.15 50 0.05 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 -0.05 -150 -0.15 -250 -0.25 -350 -0.35 的振荡。最后，用同一调光器对多个并联灯调光时，由于并联灯 的电容增大，会产生更多的振荡。因此，在测试调光器工作情 0.35 Dimmer Output Current (A) Rectified Input Voltage (V) Voltage Current 300 后沿相控调光器 0.35 Rectified Input Current (A) PI-5985-060810 350 Conduction Angle (°) 图 11. 后沿可控硅调光器在90°导通角下的理想调光器输出电压及电流波形 并分别检验单个驱动器和多个驱动器并联的情况。 使用前沿调光器时的音频噪声考虑因素 先添加一个泄放电路。在经整流总线上添加一个0.44 μF电容和 通常由输入电容、EMI滤波电感和变压器进行调光时，便会产生 一个510 Ω 1 W电阻（这两个元件串联，图7中的C11和R18）。 噪声。输入电容和电感在每个AC半周期都会遇到高di/dt和dv/dt， 如果可取得令人满意的工作性能，将电容值减至最小（达到可 这是由于可控硅导通时浪涌电流流入并对输入电容进行充电。 接受的性能），以降低损耗和提高效率。 如果泄放电路不能维持可控硅的导通，则应添加一个有源衰减 电路（如图7所示）。该电路由元件R9、R10、R11、R12、 选择薄膜电容而不是陶瓷电容、减小电容值以及选择外形短且 宽的电感，就可以使噪声得到降低。 变压器也可以产生噪声，但如果避免使用具有窄长柱的磁芯（ D1、Q1、C6、VR2、Q2以及R13共同组成。该电路可以在可控 机械谐振频率高），就可以降低噪声。例如，在相同的磁通密 硅导通时限制流入C2并对其充电的浪涌电流，实现方式是在可 度下，RM磁芯所产生的噪声要比EE磁芯少。减小磁芯磁通密度 控硅导通的前1 ms内将R13串联。在大约1 ms后，Q2导通并将 也可以降低噪声。通常情况下，将最大磁通密度(BM)减至1500 R13短路。这样可使R13的功耗保持在低水平，在限流时可以使 高斯可消除任何噪声，但这要与给定输出功率所需的更大磁芯 用更大的值。通过增大R9和R10的值来增加Q2导通之前的延迟 尺寸进行平衡。 时间，可以提高调光器的兼容性，但会造成R13功耗增大。在进 行这些调整时，注意监测电源输入端的AC输入电流及电压。增 加延迟，直到可控硅工作正常，但应使延迟尽可能地短，以免 影响电源效率。 散热及使用寿命考虑因素 照明应用对驱动器提出了较高的散热挑战。在许多情况下，LED 负载功耗大小决定了驱动器的工作环境温度，因此，散热评估 应根据最终外壳中的驱动器进行。温度对驱动器和LED的使用寿 一般来说，泄放电路和衰减电路中的功耗越大，能与驱动器配 命有直接的影响。温度每升高10 °C，元件寿命就会缩短1/2。 合工作的调光器类型就越多。 因此，必须正确散热并检验所有器件的工作温度。 10 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 布局注意事项 与旁路引脚电容相同的规则。重要的是，主功率MOSFET的开 初级侧连接 源极引脚的输入滤波电容的负极端采用单点(Kelvin)连接到偏置 回路。使电涌电流从偏置绕组直接返回输入滤波电容，增强了 浪涌的承受力。旁路引脚电容应靠近旁路引脚放置，并尽可能 关电流应以尽可能短的路径返回大容量电容。高电流的长路径 会产生大量的传导及辐射噪声。 次级侧连接 地连接到源极引脚。源极引脚连线上不应有主功率MOSFET的 输出整流管与输出滤波电容应尽可能地接近。变压器的输出回 开关电流流过。所有连接到源极引脚的反馈引脚元件都应遵循 路引脚与输出滤波电容返回侧之间的连线应比较短。 Clamp Bulk Capacitor LNK403EG FL1 1 R14 Input EMI Filter 2 VR1 R2 Transformer D1 C3 L3 6 5 U1 C8 C9 3 F1 T1 N FL3 L2 RV1 R15 C2 C15 R23 L L1 4 C7 C12 FL2 R3 R16 Copper Area for Heat Sinking C5 VR3 C4 R24 C14 R10 D8 V C6 V BYPASS Pin Capacitor Output Filter Capacitors PI-5987-060110 图 12. RD-193 7 W布局范例（顶层） 11 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 R13 D6 R12 D1 D7 D5 R5 R19 R17 D1 S S BR1 D3 C13 R20 R7 R4 VR2 Output Rectifier R9 Bridge Rectifier D2 F1 B3 R18 R6 Active Damper MOSFET PI-5988-060110 图 13. RD-193 7 W布局范例（底层） 快速设计校验 最大漏极电压 确认峰值VDS在包括启动和故障条件在内的所有工作条件下都不 超过725 V。 最大漏极电流 测量包括启动和故障条件在内的所有工作条件下的峰值漏极电流。 查找变压器饱和时的信号（通常在最高工作环境温度下出现）。 确认峰值电流小于数据手册中规定的绝对最大额定值。 热检测 在最大输出功率、最小和最大输入电压及最高环境温度条件下， 检验LinkSwitch-PH、变压器、输出二极管、输出电容和漏极箝 位元件是否超过温度指标。 12 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 绝对最大额定值(1,4) 漏极引脚峰值电流(5): LNK403, LNK413.....................1.37 A LNK404, LNK414................... 2.08 A. LNK405, LNK415....................2.72 A. LNK406, LNK416................... 4.08 A LNK407, LNK417................... 5.44 A. LNK408, LNK418................... 6.88 A. LNK409, LNK419.................... 7.73 A LNK410, LNK420................... 9.00 A 漏极引脚电压 ......................................................... -0.3至725 V 旁路引脚电压 ............................................................. -0.3至9 V 旁路引脚电流 ............................................................... 100 mA 电压监测引脚电压 ...................................................... -0.3至9 V 反馈引脚电压 .. ........................................................... -0.3至9 V 参考引脚电压 ..............................................................-0.3至9 V 引线温度(3) ....................................................... .......................260 °C 贮存温度 . .............................................................. -65至150 °C 工作结温(2) .............................................................. -40至150 °C 注释： 1. 所有电压都是以TA = 25 °C时的源极为参考点。 2. 通常由内部电路控制。 3. 在距壳体1/16英寸处测量，持续时间5秒。 4. 在短时间内施加器件允许的绝对最大额定值不会引起产品永 久性的损坏。但长时间用在器件允许的最大额定值时，会对 产品的可靠性造成影响。 5. 当漏极电压同时低于400 V时，可允许峰值漏极电流。另请 参见图17。 热阻 热阻：eSIP封装： (qJA) ....................................................105 °C/W(1) (qJC) ............................................... ...........2 °C/W(2) 参数 符号 注释： 1. 无须常设散热片。 2. 在器件本身后部的散热片上测量得到。 条件 源极 = 0 V；TJ = -20 °C至125 °C （除非另有说明） 最小值 典型值 最大值 62 66 9 70 单位 控制功能 开关频率 频率抖动调制速率 fOSC TJ = 25 °C TJ = 25 °C 参见注释B fM ICH1 VBP = 0 V, TJ = 25 °C 旁路引脚充电电流 ICH2 平均 抖动的峰-峰值 VBP = 5 V, TJ = 25 °C 1 -5.0 -9.6 -4.2 -8.0 -3.4 -6.4 LNK405-410, LNK415-420 -15 -11.9 -8.8 LNK403, LNK413 LNK404, LNK414 -1.6 -4.2 -1.2 -3.5 -0.6 -2.8 LNK405-410, LNK415-420 -8.2 -6.4 -4.6 0.5 VBP 0 °C < TJ < 100 °C 旁路引脚电压迟滞 VBP(H) 0 °C < TJ < 100 °C 旁路引脚分流电压 VBP(SHUNT) IBP = 2 mA 0 °C < TJ < 100 °C 6.0 tSOFT TJ = 25 °C VBP = 5.9 V 27 旁路引脚电压 软启动时间 kHz LNK403, LNK413 LNK404, LNK414 参见注释A 充电电流温度漂移 5.7 5.9 mA %/°C 6.1 0.85 6.4 kHz V V 6.7 V ms 13 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 参数 符号 条件 源极 = 0 V；T = -20 °C至125 °C J （除非另有说明） 最小值 典型值 最大值 ICD2 0 °C < TJ < 100 °C FET未开启 0.5 0.85 1.2 ICD1 0 °C < TJ < 100 °C FET开启（开关频率fOSC） 0.9 1.5 2.25 RR = 24.9 kW 21.0 22.5 24.0 RR = 49.9 kW 22.8 24.5 26.2 单位 控制功能（继上） 漏极供电电流 mA 电压监测引脚 电压缓升阈值电流 IUV+ TJ = 25 °C 电压缓降阈值电流 IUV- TJ = 25 °C 电压缓升/缓降迟滞 IUV(H) TJ = 25 °C IOV TJ = 25 °C RR = 24.9 kW RR = 49.9 kW 输入过压阈值 RR = 24.9 kW 18.5 RR = 49.9 kW 15 RR = 24.9 kW 1 4 RR = 49.9 kW 5 9.4 阈值 107 112 mA mA 117 4 迟滞 mA mA VV 0 °C < TJ < 100 °C IUV- < IV < IOV 2.5 3.0 3.5 V IV(SC) VV = 5 V TJ = 25 °C 170 190 210 mA VV(REM) TJ = 25 °C 0.5 IFB(DCMAXR) 0 °C < TJ < 100 °C 反馈引脚电流跳周期阈值 IFB(SKIP) 0 °C < TJ < 100 °C 220 最大占空比 DCMAX IFB(DCMAXR) < IFB < IFB(SKIP) 0 °C < TJ < 100 °C 90 VFB IFB = 150 mA 0 °C < TJ < 100 °C 2.08 IFB(SC) VFB = 5 V TJ = 25 °C 320 DC10 IFB = IFB(AR), TJ = 25 °C，参见注释B 10 DC40 IFB = 40 mA, TJ = 25 °C 20 DC60 IFB = 60 mA, TJ = 25 °C 36 电压监测引脚电压 电压监测引脚短路电流 远程ON/OFF阈值 V 反馈引脚 最大占空比开始的 反馈引脚电流 反馈引脚电压 反馈引脚短路电流 占空比降低 85 mA mA 99.9 % 2.40 2.62 V 400 480 mA % 14 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 符号 条件 源极 = 0 V；T = -20 °C至125 °C J （除非另有说明） 最小值 tAR TJ = 25 °C VBP = 5.9 V 40 自动重启动占空比 DCAR TJ = 25 °C SOA开关最短“导通” 时间 tON(SOA) TJ = 25 °C 参见注释B 1.75 ms 自动重启动期间的反馈 引脚电流 IFB(AR) 0 °C < TJ < 100 °C 17.5 mA 参数 典型值 最大值 单位 自动重启动 自动重启动导通时间 ms 3 % 参考引脚 参考引脚电压 VR 参考引脚电流 IR RR = 24.9 kW 0 °C < TJ < 100 °C 1.215 1.245 1.275 V 48.45 49.70 50.95 mA 电流限流/电路保护 满功率限流点 (CBP = 100 mF) 减功率限流点 (CBP = 10 mF) di/dt = 174 mA/ms LNK404, LNK414 1.02 1.18 di/dt = 174 mA/ms LNK405, LNK415 1.24 1.44 di/dt = 225 mA/ms LNK406, LNK416 1.50 1.74 di/dt = 320 mA/ms LNK407, LNK417 1.77 2.06 di/dt = 350 mA/ms LNK408, LNK418 2.39 2.77 di/dt = 426 mA/ms LNK409, LNK419 3.26 3.79 di/dt = 1060 mA/ms LNK410, LNK420 4.90 5.70 di/dt = 133 mA/ms LNK403, LNK413 0.75 0.85 di/dt = 195 mA/ms LNK404, LNK414 0.81 0.94 di/dt = 192 mA/ms LNK405, LNK415 1.00 1.16 ILIMIT(R) di/dt = 240 mA/ms LNK406, LNK416 1.19 1.38 TJ = 25 °C di/dt = 335 mA/ms LNK407, LNK417 1.42 1.66 di/dt = 380 mA/ms LNK408, LNK418 1.73 2.01 di/dt = 466 mA/ms LNK409, LNK419 2.35 2.73 di/dt = 1060 mA/ms LNK410, LNK420 4.90 5.70 ILIMIT(F) TJ = 25 °C tLEB + tIL(D) TJ = 25 °C 300 前沿消隐时间 tLEB TJ = 25 °C 参见注释B 150 流限延迟 tIL(D) TJ = 25 °C 参见注释B 最小导通时间脉冲 ns 500 ns ns 150 75 热关断迟滞 旁路引脚通电复位 阈值电压 142 VBP(RESET) 0 °C < TJ < 100 °C 2.25 3.5 A 700 150 135 热关断温度 500 A °C °C 4.25 V 15 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 参数 符号 条件 源极 = 0 V；TJ = -20 °C至125 °C （除非另有说明） 最小值 典型值 最大值 TJ = 25 °C 9.00 10.35 TJ = 100 °C 13.50 15.5 TJ = 25 °C 5.40 6.25 TJ = 100 °C 8.35 9.7 TJ = 25 °C 4.10 4.7 TJ = 100 °C 6.30 7.3 TJ = 25 °C 2.80 3.2 TJ = 100 °C 4.10 4.75 TJ = 25 °C 2.00 2.3 TJ = 100 °C 3.10 3.6 TJ = 25 °C 1.60 1.85 TJ = 100 °C 2.40 2.8 TJ = 25 °C 1.40 1.6 TJ = 100 °C 2.10 2.45 TJ = 25 °C 1.05 1.2 TJ = 100 °C 1.6 1.85 单位 输出 LNK403, LNK413 ID = 100 mA LNK404, LNK414 ID = 100 mA LNK405, LNK415 ID = 150 mA LNK406, LNK416 ID = 150 mA 导通电阻 RDS(ON) LNK407, LNK417 ID = 200 mA LNK408, LNK418 ID = 250 mA LNK409, LNK419 ID = 350 mA LNK410, LNK420 ID = 550 mA 关断状态漏极漏电流 击穿电压 W IDSS VBP = 6.4 V VDS = 560 V TJ = 100 °C BVDSS VBP = 6.4 V TJ = 25 °C 725 V TJ < 100 °C 36 V 最低漏极供电电压 上升时间 tR 下降时间 tF 在典型反激式应用中测量 50 mA 100 ns 50 ns 注释： A. 对带有负号的技术指标，负温度系数随温度增加其数值增加，正温度系数随温度增加其数值减少。 B. 由特性保证。生产时未经测试。 16 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 0.18 0.28 0.38 0.56 0.75 1.00 1.16 1.55 Power (mW) 1000 100 0 0 100 200 300 400 500 300 200 0 DRAIN Pin Voltage (V) PI-5994-032912 Scaling Factors: LNK403, LNK413 0.18 LNK404, LNK414 0.28 LNK405, LNK415 0.38 LNK406, LNK416 0.56 LNK407, LNK417 0.75 LNK408, LNK418 1.00 LNK409, LNK419 1.16 LNK410, LNK420 1.55 LNK408 TCASE = 25 °C LNK408 TCASE = 100 °C 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 DRAIN Voltage (V) 图 16. 漏极电流随漏极电压的变化 100 200 300 400 500 600 700 图 15. 功率随漏极电压的变化 DRAIN Current (Normalized to Absolute Maximum Rating) DRAIN Current (A) 3 0 DRAIN Voltage (V) 图 14. 漏极电容随漏极引脚电压的变化 4 0.18 0.28 0.38 0.56 0.75 1.00 1.16 1.55 100 600 5 Scaling Factors: LNK403, LNK413 LNK404, LNK414 LNK405, LNK415 LNK406, LNK416 LNK407, LNK417 LNK408, LNK418 LNK409, LNK419 LNK410, LNK420 1.2 PI-6010-060410 Scaling Factors: LNK403, LNK413 LNK404, LNK414 LNK405, LNK415 LNK406, LNK416 LNK407, LNK417 LNK408, LNK418 LNK409, LNK419 LNK410, LNK420 PI-5992-032912 DRAIN Capacitance (pF) 10000 PI-5993-032912 典型性能特性 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 DRAIN Voltage (V) 图 17. 最大允许的漏极电流随漏极电压的变化 17 www.powerint.com 版本E 05/12 LNK403-410/413-420 eSIP-7C (E封装) C 2 A 0.403 (10.24) 0.397 (10.08) 0.264 (6.70) Ref. 0.081 (2.06) 0.077 (1.96) B Detail A 2 0.290 (7.37) Ref. 0.519 (13.18) Ref. 0.325 (8.25) 0.320 (8.13) Pin #1 I.D. 0.140 (3.56) 0.120 (3.05) 3 0.207 (5.26) 0.187 (4.75) 0.016 (0.41) Ref. 3 0.047 (1.19) 0.070 (1.78) Ref. 0.050 (1.27) 0.198 (5.04) Ref. 0.016 (0.41) 6× 0.011 (0.28) 0.020 M 0.51 M C FRONT VIEW 0.118 (3.00) SIDE VIEW 4 0.033 (0.84) 6× 0.028 (0.71) 0.010 M 0.25 M C A B 0.100 (2.54) BACK VIEW 0.100 (2.54) 10° Ref. All Around 0.021 (0.53) 0.019 (0.48) 0.050 (1.27) 0.020 (0.50) 0.060 (1.52) Ref. 0.050 (1.27) PIN 1 0.378 (9.60) Ref. 0.048 (1.22) 0.046 (1.17) 0.019 (0.48) Ref. 0.059 (1.50) 0.155 (3.93) 0.023 (0.58) END VIEW PIN 7 0.027 (0.70) 0.059 (1.50) Notes: 1. Dimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M-1994. 2. Dimensions noted are determined at the outermost extremes of the plastic body exclusive of mold flash, tie bar burrs, gate burrs, and interlead flash, but including any mismatch between the top and bottom of the plastic body. Maximum mold protrusion is 0.007 [0.18] per side. DETAIL A 0.100 (2.54) 0.100 (2.54) MOUNTING HOLE PATTERN (not to scale) 3. Dimensions noted are inclusive of plating thickness. 4. Does not include inter-lead flash or protrusions. 5. Controlling dimensions in inches (mm). PI-4917-061510 18 版本E 05/12 www.powerint.com LNK403-410/413-420 eSIP-7F (L Package) C 2 0.403 (10.24) 0.397 (10.08) A 0.081 (2.06) 0.077 (1.96) 0.264 (6.70) Ref. B Detail A 2 0.325 (8.25) 0.320 (8.13) 0.290 (7.37) Ref. 3 0.016 (0.41) 6× 0.011 (0.28) 0.020 M 0.51 M C 1 7 0.084 (2.14) Pin 1 I.D. 0.173 (4.40) 0.163 (4.15) 0.070 (1.78) Ref. SIDE VIEW 0.060 (1.52) Ref. 0.019 (0.48) Ref. 0.378 (9.60) Ref. 3 4 0.033 (0.84) 6× 0.028 (0.71) 0.010 M 0.25 M C A B TOP VIEW Exposed pad hidden 7 1 0.089 (2.26) 0.079 (2.01) 0.100 (2.54) 0.129 (3.28) 0.122 (3.08) 1 7 0.047 (1.19) Ref. 0.050 (1.27) BOTTOM VIEW 0.198 (5.04) Ref. 0.490 (12.45) Ref. Exposed pad up 0.021 (0.53) 0.019 (0.48) 0.020 (0.50) 0.023 (0.58) 0.048 (1.22) 0.046 (1.17) END VIEW 0.027 (0.70) DETAIL A (Not drawn to scale) Notes: 1. Dimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M-1994. 2. Dimensions noted are determined at the outermost extremes of the plastic body exclusive of mold flash, tie bar burrs, gate burrs, and interlead flash, but including any mismatch between the top and bottom of the plastic body. Maximum mold protrusion is 0.007 [0.18] per side. 3. Dimensions noted are inclusive of plating thickness. 4. Does not include inter-lead flash or protrusions. 5. Controlling dimensions in inches (mm). PI-5204-061510 元件订购信息 • LinkSwitch产品系列 • PH序列号 • 封装信息 E eSIP-7C L eSIP-7F • 封装材料 G LNK 409 绿色封装：无卤素和符合RoHS E G 19 www.powerint.com 版本E 05/12 修订版本 注释 日期 A 初始版本 06/09/10 B 对功率表进行更新 08/06/10 C 增加了非调光元件和相关文字。 11/10 D 增加了L封装。 08/11 E 增加了新的LNK410和LNK420元件。 12/11 E 更新了输出功率表中的LNK410/420数值。更新了参数表中的LNK410/420数值。 03/12 有关最新产品信息，请访问：www.powerint.com Power Integrations reserves the right to make changes to its products at any time to improve reliability or manufacturability. Power Integrations does not assume any liability arising from the use of any device or circuit described herein. POWER INTEGRATIONS MAKES NO WARRANTY HEREIN AND SPECIFICALLY DISCLAIMS ALL WARRANTIES INCLUDING, WITHOUT LIMITATION, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, AND NON-INFRINGEMENT OF THIRD PARTY RIGHTS. Patent Information The products and applications illustrated herein (including transformer construction and circuits external to the products) may be covered by one or more U.S. and foreign patents, or potentially by pending U.S. and foreign patent applications assigned to Power Integrations. A complete list of Power Integrations patents may be found at www.powerint.com. Power Integrations grants its customers a license under certain patent rights as set forth at http://www.powerint.com/ip.htm. Life Support Policy POWER INTEGRATIONS PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF POWER INTEGRATIONS. As used herein: 1. A Life support device or system is one which, (i) is intended for surgical implant into the body, or (ii) supports or sustains life, and (iii) whose failure to perform, when properly used in accordance with instructions for use, can be reasonably expected to result in significant injury or death to the user. 2. A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness. The PI logo, TOPSwitch, TinySwitch, LinkSwitch, LYTSwitch, DPA-Switch, PeakSwitch, CAPZero, SENZero, LinkZero, HiperPFS, HiperTFS, HiperLCS, Qspeed, EcoSmart, Clampless, E-Shield, Filterfuse, StakFET, PI Expert and PI FACTS are trademarks of Power Integrations, Inc. Other trademarks are property of their respective companies. ©2012, Power Integrations, Inc. Power Integrations全球销售支持网络 全球总部 5245 Hellyer Avenue San Jose, CA 95138, USA. Main: +1-408-414-9200 Customer Service: Phone: +1-408-414-9665 Fax: +1-408-414-9765 e-mail: [email protected] 中国（上海） Room 1601/1610, Tower 1 Kerry Everbright City No. 218 Tianmu Road West Shanghai, P.R.C. 200070 Phone: +86-21-6354-6323 Fax: +86-21-6354-6325 e-mail: [email protected] 中国（深圳） 3rd Floor, Block A, Zhongtou International Business Center, No. 1061, Xiang Mei Rd, FuTian District, ShenZhen, China, 518040 Phone: +86-755-8379-3243 Fax: +86-755-8379-5828 e-mail: [email protected] 德国 Rüeckertstrasse 3 D-80336, Munich Germany Phone: +49-89-5527-3910 Fax: +49-89-5527-3920 e-mail: [email protected] 印度 #1, 14th Main Road Vasanthanagar Bangalore-560052 India Phone: +91-80-4113-8020 Fax: +91-80-4113-8023 e-mail: [email protected] 意大利 Via Milanese 20, 3rd. Fl. 20099 Sesto San Giovanni (MI) Italy Phone: +39-024-550-8701 Fax: +39-028-928-6009 e-mail: [email protected] 日本 Kosei Dai-3 Bldg. 2-12-11, Shin-Yokohama, Kohoku-ku Yokohama-shi Kanagwan 222-0033 Japan Phone: +81-45-471-1021 Fax: +81-45-471-3717 e-mail: [email protected] 韩国 RM 602, 6FL Korea City Air Terminal B/D, 159-6 Samsung-Dong, Kangnam-Gu, Seoul, 135-728, Korea Phone: +82-2-2016-6610 Fax: +82-2-2016-6630 e-mail: [email protected] 台湾 5F, No. 318, Nei Hu Rd., Sec. 1 Nei Hu Dist. Taipei, Taiwan 114, R.O.C. Phone: +886-2-2659-4570 Fax: +886-2-2659-4550 e-mail: [email protected] 欧洲总部 1st Floor, St. James’s House East Street, Farnham Surrey GU9 7TJ United Kingdom Phone: +44 (0) 1252-730-141 Fax: +44 (0) 1252-727-689 e-mail: [email protected] 技术支持热线 World Wide +1-408-414-9660 新加坡 51 Newton Road 技术支持传真 #15-08/10 Goldhill Plaza World Wide +1-408-414-9760 Singapore, 308900 Phone: +65-6358-2160 Fax: +65-6358-2015 e-mail: [email protected] LNK403-409EG LinkSwitch-PH 系列 ™ 具 TRIAC 調光、Single-Stage PFC 和一次側定電流控制的 LED 驅動器 IC 產品特色 大幅簡化離線 LED 驅動器 • 不閃爍、透過相位控制的TRIAC調光 • Singlestage功率因數修正的精準定電流(CC)輸出 • 免除光耦合器與所有二次側電流控制電路 • 免除所有控制迴路補償電路 • 簡單的一次側PWM調光介面 • 全輸入電壓範圍 • 實現無電解式設計 RV AC 輸入 控制 BP 精準且一致的效能 • 可補償變壓器電感公差 • 可補償線間輸入電壓變化 • 頻率抖動功能可大幅縮減EMI濾波器尺寸和成本 進階保護和安全功能 • 可提供短路保護的自動重新啟動功能 • 開路故障偵測模式 • 具磁滯回復的自動過溫重新啟動 • 在PCB板上和封裝上，滿足汲極(DRAIN)與所有其他單一 接腳之間的高壓沿面距離要求 EcoSmart™ – 節能 • 低待機功率遠端開/關功能(在230VAC下，小於50mW) • 不需電流感測電阻器–發揮最大的效率 • 高效率運作，可達85%以上 LinkSwitch-PH V D S R FB PI-5430-080610 圖1：典型應用電路圖。 輸出功率表1，2 產品 RV=2MW RV=4MW 85-132VAC 85-308VAC 最小輸出 功率3 最大輸出 功率4 最小輸出 功率3 最大輸出 功率4 LNK403EG 2.5W 4.5W 6.5W 12W 綠色環保封裝 • 無鹵素，符合ROHS標準的封裝 LNK404EG 2.5W 5.5W 6.5W 15W LNK405EG 3.8W 7.0W 8.5W 18W 應用 • 離線LED驅動器 LNK406EG 4.5W 8.0W 10W 22W LNK407EG 5.5W 10W 12W 25W LNK408EG 6.8W 13.5W 16W 35W LNK409EG 8.0W 20W 18W 50W 說明 LinkSwitch-PH大幅簡化了實作需要PF>0.9、具TRIAC調光功能 及高效率的LED驅動器。由於採用了Single-stagePF和定電流控 制器，因此不再需要使用功率因數修正所需的被動電路和電解大電 容。LinkSwitch-PH裝置所使用的先進一次側控制技術，可提供精準 的定電流控制，而且不再需要使用光耦合器及二次側電流控制電路。 表1：輸出功率表。 附註： 1. 在散熱足夠的開放式架構中，裝置本機環境溫度為70°C條件下所測出的 連續功率。 2. 根據效率>80%的典型LED串電壓計算出的功率等級。 3. CBP=10mF時的最小輸出功率。 4. CBP=100mF時的最大輸出功率。LNK403EGCBP=10mF。 LinkSwitch-PH將725V的功率MOSFET、連續模式PWM控制器、 用於自偏壓的高電壓切換電流源、頻率抖動、逐週期限電流與磁滯 過溫保護電路全部整合到單晶片IC中。 www.powerint.com 2010年8月 LNK403-409EG 汲極 (D) 5.9 V 調整器 BP BP 電容 選擇 磁滯 回復過溫 保護 自動重新啟動 計數器 5.9 V 5.0 V BP 接腳 欠壓 1V 電壓 監測器 (V) 振盪器 - SenseFet 比較器 + 3-V T LEB FBOFF DCMAX OCP UV/OV 線間電壓 感測 - IV 回饋 (FB) VBG PFC/CC 控制 IFB 限電流 比較器 + ILIM VSENSE MI FBOFF DCMAX IS 參考 區塊 參考 (R) 閘極 驅動器 抖動 時鐘 停止 邏輯 回饋 感測 - 存在 故障 MI + ILIM 軟啟動 計時器 VBG 6.4 V PI-5431-060910 源極 (S) 圖2：功能區塊圖。 接腳功能說明 汲極 (D) 接腳： 此接腳是功率MOSFET的汲極接腳。它也會提供內部工作電流， 用於啟動和穩態操作。 電壓監測器 (V) 接腳： 此接腳會連接外部輸入線間電壓峰值偵測器(由整流器、濾波電容 和電阻構成)。提供的電流用於控制線間欠壓(UV)、過壓(OV)的停 止邏輯，提供前饋電壓來控制輸出電流和遙控開關功能。 源極 (S) 接腳： 此接腳是功率MOSFET的源極接腳。它也是BP、回饋、參考和電 壓監測器接腳的接地參考。 BP 接腳： 這是內部所產生5.9V電源之外部旁路電容的連接點。透過選擇 BP接腳電容值，還可以藉由此接腳選擇輸出功率。 E 封裝 (eSIP-7C) (俯視圖) 外露焊墊 (背面) 內部連接至 源極接腳 (請參見 eSIP-7C 封裝圖面) 回饋 (FB) 接腳： 回饋接腳用於輸出電壓回饋。流入回饋接腳的電流與輸出電壓成 正比。回饋接腳也包括可針對開路負載和過載輸出情況提供保護 的電路。 參考 (R) 接腳： 此接腳連接至外部精準電阻，用於在調光與非TRIAC調光操作模 式之間進行選擇。 7D 5S 4 BP 3 FB 2V 1R PI-5432-060710 圖3：接腳配置。 2 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 功能說明 LinkSwitch-PH裝置在單晶片上將控制器和高電壓功率MOSFET 整合到單一封裝。控制器會在Singlestage中實作高功率因數和定 電流輸出。LinkSwitch-PH控制器由以下元件構成：振盪器、回饋 (感測和邏輯)電路、5.9V調整器、磁滯過溫保護、頻率抖動、逐週 期限電流、自動重新啟動、電感修正、功率因數和定電流控制。 回饋接腳電流控制特性 下圖展示了回饋接腳電流的工作範圍。高於IFB(SKIP)時會停用切換， 低於IFB(AR)時裝置會進入自動重新啟動模式。 IFB(SKIP) 跳離週期 BP 接腳電容功率增益選擇 LinkSwitch-PH裝置具有將內部增益調整為全輸出功率設定或較 小輸出功率設定的功能。如此可以基於散熱和效率的原因，選擇較 大的裝置以使功耗降至最低。BP接腳電容值將確定功率增益。 如果使用100mF電容，將選擇全功率設定；如果使用10mF電容， 則會選擇較小的功率設定(以取得更高的效率)。BP接腳電容會設 定內部功率增益，以及過電流保護(OCP)臨界值。LNK403與較 大的裝置不同，不可設定前者的功率增益。請針對LNK403使用 10mF電容。 切換頻率 切換頻率為66kHz。為了進一步降低EMI等級，會對切換頻率進 行約±1kHz的頻率抖動(頻率調變)。 CC 控制 區域 IFB 參考 (R) 接腳 參考接腳透過外部電阻接地(源極)。為外部電阻選擇的值將設定內 部參考，從而確定操作模式(調光還是非調光)以及電壓監測器接 腳的欠壓和過壓臨界值。對於非調光或PWM調光應用，外部電阻 應為24.9kW±1%；對於相位角AC調光，則應為49.9kW±1%。 建議使用1%電阻，因為電阻公差會直接影響輸出公差。 軟啟動 控制器包括軟啟動計時功能，會在軟啟動期間(tSOFT )禁用自動重 新啟動保護功能，以區分此次啟動是由故障(短路)所造成還是大 輸出電容所造成。在啟動時，LinkSwitch-PH會箝制最大工作週期 以減小輸出功率。軟啟動期間總長為tSOFT。 IFB(DCMAXR) 軟啟動和 CC 返折 區域 IFB(AR) 遙控開/關與節能 電壓監測器接腳在輸入端連接了1V臨界值比較器。此電壓臨界 值用於遙控開/關控制。電壓監測器接腳收到停用輸出的訊號時 (電壓監測器接腳透過光耦合器光電晶體接地)，LinkSwitch-PH會 先完成其目前的切換週期，然後再強制關閉內部功率MOSFET。 自動重新啟動 DC10 DCMAX 最大工作週期 圖4：回饋接腳電流特性。 PI-5433-060410 遙控開/關功能也可用作節能模式或電源開關，用以關閉 LinkSwitch-PH並使其保持極低功耗狀態達無限長的時間。進入 此模式後，如果遙控開啟LinkSwitch-PH，則在下次BP接腳達到 5.9V時，會以軟啟動方式啟動正常啟動順序。在最差的情況下， 從遙控開啟至啟動之間的延遲時間可達BP接腳的完整放電/充電 週期時間。使用這種功耗更低的遙控關閉模式，就不必使用昂貴且 不可靠的內嵌機械開關。 回饋接腳電流也用於箝制最大工作週期，以限制過載和開迴路情 況下的可用輸出功率。此工作週期縮短特性也可改進單向輸出電流 啟動特性，進而防止過衝。 3 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 過電流保護 限電流電路會感測功率MOSFET中的電流。如果該電流超出內部 臨界值(ILIMIT )，則會在該週期的剩餘時間內關閉功率MOSFET。 開啟功率MOSFET後，上升邊緣遮蔽電路會在短期(tLEB)內禁止 使用限電流比較器。已將此上升邊緣遮蔽時間設定為適當的值， 讓電容和整流器反向恢復引起的電流突波不會導致功率MOSFET 導通過早終止。 V D 控制 BP S R FB PI-5435-052510 線間欠壓/過壓保護 本裝置兼具欠壓和過壓偵測功能，可限制透過電壓監測器接腳偵 測的最小啟動電壓和最大工作電壓。若要透過電阻為電壓監測器接 腳提供輸入線間峰值電壓，需要使用由二極體和電容構成的外部峰 值電壓偵測器。開啟電源後，IUV+會使LinkSwitch-PH保持關閉， 直到輸入線間電壓達到欠壓臨界值為止。關閉電源後，IUV-會在輸 出位於穩壓範圍之外後防止重新啟動。 圖5：遙控開/關電壓監測器接腳控制 5.9 V 調整器/分流電壓箝位電路 每當功率MOSFET關閉時，內部5.9V調整器就會從汲極接腳電 壓汲取電流，將連接至BP接腳的旁路電容充電至5.9V。BP接腳 是內部供應電壓節點。當功率MOSFET開啟時，裝置會利用旁路 電容內儲存的能量進行操作。由於內部電路的功耗極低，因此 LinkSwitch-PH可以依靠自汲極接腳汲取的電流持續運作。旁路電 容值為10或100mF對於高頻率去耦合和能量儲存而言已經足夠。 此外，還存在6.4V分流調整器，可以在透過外部電阻為BP接腳 提供電流時，將BP接腳的電壓箝制在6.4V。這樣便於透過偏壓 繞組從外部為LinkSwitch-PH供電，以提高操作效率。建議正常操 作期間，從偏壓繞組為BP接腳提供電流。 自動重新啟動 如果出現開迴路故障(回饋接腳電阻開路或回饋繞組的線路中斷)、 輸出短路或過載情況，控制器會進入自動重新啟動模式。在軟啟動 期間後，一旦回饋接腳電流降至低於IFB(AR)臨界值，控制器便會說 明出現短路及開迴路情況。為了在出現此類故障時將功率消耗降至 最低，關機/自動重新啟動電路會以自動重新啟動工作週期(通常為 DCAR)開啟(與軟啟動期間相同)及關閉電源供應器，直到故障情況 消失。如果在自動重新啟動的關閉時間內排除了故障，電源供應器 將保持自動重新啟動模式，直到完整關閉時間計數完成為止。必須 對輸出電容器的適當尺寸進行特別考量，以確保在軟啟動期間(tSOFT) 之後，回饋接腳電流會高於IFB(AR)臨界值，從而確保電源供應器能 順利啟動。在軟啟動期間後，只有在回饋接腳電流降至IFB(AR)以下， 或已觸發IUV-和IOV時，才會啟動自動重新啟動。 用於UV的同一電阻也可以設定線間過壓(OV)關機臨界值，一旦 超過此值，就會強制LinkSwitch-PH停止切換(在完成目前的切換 週期之後)。如果線間電壓恢復正常，裝置會在自動重新啟動的關閉 時間之後，繼續正常運作。在OV臨界值上，會提供少許磁滯，以防 止雜訊觸發。當功率MOSFET關閉時，因為汲極沒有反射電壓和 漏感突波，所以整流DC高電壓承受突波的能力會上升至功率 MOSFET的額定電壓(725V)。 磁滯回復過溫保護 過溫保護電路會感測控制器的晶片溫度。典型臨界值設為142°C (磁滯溫度為75°C)。如果晶片溫度上升超過此臨界值(142°C)， 將停用功率MOSFET，直到晶片溫度下降達75°C時才會重新啟 用功率MOSFET。 安全工作區 (SOA) 保護 本裝置還具有安全工作區(SOA)保護模式功能，如果有連續週期 的開啟時間小於tON(SOA)，則此功能會停用MOSFET切換。在LED 發生短路的情況下，以及在軟啟動期間禁止使用自動重新啟動保 護時，此保護模式可保護裝置。SOA保護模式在正常操作時會保 持作用中狀態。 4 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 應用範例 14 W 雙向閘流器 (TRIAC) 調光高功率因數 LED 驅動器設計 範例 圖6所示的電路圖展示了採用LinkSwitch-PH裝置系列中之 LNK406EG裝置的雙向閘流器(TRIAC)調光高功率因數LED驅 動器。該驅動器已經過最佳化，可在28V電壓下以定電流0.5A (±5%)驅動LED串，是PAR燈改良應用的理想選擇。此設計在 90VAC至265VAC的全輸入電壓範圍內運作，但是具有90VAC 至132VAC線間電壓範圍內的指定輸出電流公差(可針對僅高線間 電壓應用藉由簡易元件值變更對此進行設定)。 此設計的主要目標包括：與標準上升邊緣TRIACAC調光器的相容 性、極大的調光範圍(1000:1，500mA:0.5mA)、高效率(>85%)， 以及高功率因數(>0.9)。此設計能在發生故障(如無負載、過載和 輸出短路)及過溫狀況下獲得完全保護。 電路說明 LinkSwitch-PH裝置(U1)將功率MOSFET、控制器和啟動功能整 合到單一封裝中，相較於一般實作，元件數更少。U1被設為隔離式 連續導通模式返馳式轉換器的一部分，可透過其內部控制演算法 以及設計的小輸入電容，提供高功率因數。連續導通模式操作會降 低一次側峰值和RMS電流。這可減少EMI雜訊(進而使EMI濾波 元件更簡單、體積更小)並提高效率。維持輸出電流調節不需要進行 二次側感測，這就不必使用電流感測電阻，同時提高了效率。 輸入級 保險絲F1可在發生元件故障時提供保護，同時RV1會在出現差 模線間突波期間進行箝制，使U1的汲極電壓峰值保持低於內部 功率MOSFET的725V額定值。橋式整流器BR1可對AC線間 電壓進行整流。L1-L3、C1、R16和R17以及安全額定Y類電容 (C7)共同提供EMI濾波功能，這些元件在一次側和二次側之間構成 安全隔離屏障。電阻R16和R17可抑制L1、L2、C1和AC線間 阻抗之間形成的任何諧振。需要使用小型大電容(C2)為一次側切 換電流提供低阻抗來源。對C1和C2的最大值進行了限制，以保 持功率因數大於0.9。 LinkSwitch-PH 一次側 為了提供峰值線間電壓資訊給U1，輸入整流AC峰值電壓會透過 D2為C3充電。然後該電壓將以透過R2和R3的電流形式饋送 至U1的電壓監測器接腳。裝置也會使用此感測電流，來設定線間 輸入過壓和欠壓保護臨界值。電阻R1為C3提供放電路徑，時間 常數遠大於整流AC的時間常數，以防止產生線間頻率漣波。 會在內部使用電壓監測器接腳電流和回饋接腳電流，以控制平均 輸出LED電流。對於TRIAC相位調光應用，在參考接腳上使用了 49.9kΩ電阻(R4)，同時在電壓監測器接腳上使用了4MΩ(R2+R3) 電阻，以便使輸入電壓和輸出電流之間形成線性關係，使調光範圍 最大。電阻R4也會設定內部線間輸入欠壓和過壓保護臨界值。 R1 240 kΩ 1/2 W R9 750 kΩ 1% BR1 2KBP06M 600 V R16 1 kΩ F1 3.15 A D2 DL4007 VR1 P6KE200A L2 1000 µH C11 220 nF 630 V C1 47 nF 275 VAC C2 100 nF 630 V R11 2.4 MΩ Q1 FMMT558 C6 15 nF 50 V R12 15 Ω 1% D4 UF4002 D5 1N4148 LinkSwitch-PH U1 LNK406EG R5 3 kΩ V CONTROL S R13 130 Ω 1/2 W C5 22 µF 50 V 2 C3 1 µF 400 V Q2 IRFR310 R7 10 kΩ T1 RM8 D VR2 ZMM5245B-7 15 V D1 DL4002 R17 1 kΩ RTN R8 D6 150 Ω DL4936 R2 2 MΩ 1% R3 2 MΩ 1% N FL2 3 L1 1000 µH 90 - 265 VAC RV1 275 VAC 1 D3 UF4007 R10 750 kΩ 1% 28 V, 500 mA D8 MBRS4201T3G R18 510 Ω 1W L C8 C10 330 µF 330 µF R15 50 V 50 V 20 kΩ FL1 11 L3 1000 µH R BP FB R4 49.9 kΩ C4 1% 10 µF 16 V R6 162 kΩ 1% D7 BAV21WS-7-F Q3 MMBT3904 R19 1 kΩ C13 100 nF 50 V VR3 ZMM5259B-7 39 V R20 10 kΩ C12 1 µF 50 V C7 2.2 nF 250 VAC PI-5997-061510 圖6：隔離式、雙向閘流器(TRIAC)調光、高功率因數、全輸入14WLED驅動器的電路圖。 5 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 由於存在漏電感的影響，二極體D3和VR1會將汲極電壓箝制在 安全等級。為了在整流AC輸入電壓(C2上的電壓)低於反射輸出 電壓(VOR)期間防止反向電流流經U1，需要使用二極體D4。 二極體D6、C5、R7和R8會從變壓器上的輔助繞組供應一次側 偏壓。電容C4會為U1的BP接腳(內部控制器的供電接腳)提供 本機去耦合。在啟動期間，會從裝置汲極接腳連接的內部高電壓電 流源將C4充電至約6V。這樣，零件就可以在透過R5從偏壓供 電元件提供操作供電電流時啟動切換。電容C4也可選擇輸出功 率模式(為了輸出較低功率，選擇了10μF，以降低U1的功耗並提 高效率)。 回饋 偏壓繞組電壓與輸出電壓成正比(由偏壓繞組和二次側繞組之間 的圈數比設定)。這樣不必使用二次側回饋元件也可監測輸出電壓。 電阻R6會將偏壓電壓轉換成電流，再將該電流饋送至U1的回饋 接腳。U1的內部引擎會結合回饋接腳電流、電壓監測器接腳電流 和汲極電流資訊，在固定線間輸入電壓條件下，於1.5:1的輸出電 壓變化(LED串電壓變化範圍是±25%)範圍內提供輸出定電流。 為了限制無負載狀況下的輸出電壓，使用D7、C12、R20、VR3、 C13、Q3和R19構成輸出過壓保護電路。如果輸出負載斷路，則 偏壓電壓會上升，直到VR3導通為止，從而開啟Q3並減小流入 回饋接腳的電流。當該電流降至20μA以下時，零件會進入自動重 新啟動模式，將停用切換800ms，以提供時間讓輸出電壓和偏壓 電壓下降。 輸出整流 變壓器二次側繞組由D8進行整流，由C8和C10進行濾波。出於 提高效率的目的選擇了蕭特基勢壘二極體，而適當選擇C8和C10 的總值，則是為了使峰值間和LED漣波電流等於平均值的40%。 對於需要更低漣波的設計，可以增大輸出電容值。R15會提供小的 預載，這樣可以限制無負載條件下的輸出電壓。 TRIAC 相位調光控制相容性 為了提供低成本的輸出調光功能，採用TRIAC的上升邊緣相位調 光器在設計時有許多取捨。 由於LED照明所消耗的功率小得多，因此整體燈具所汲取的電流 會低於調光器內TRIAC的吸持電流。這可能會導致不良狀況，例如 調光範圍受限和/或在TRIAC啟動時不一致地閃爍。開啟TRIAC 時，LED燈相對較大的阻抗會因對輸入電容充電的浪湧電流而導 致大幅振盪。這同樣會引起不良狀況，因為振盪可能導致TRIAC 電流降至零並關閉。 為了解決這些問題，採用了主動阻尼器和被動洩放器這兩個電路。 這些電路的缺點是會增大功耗，進而降低電源供應器的效率。對於 非調光應用，省略這些元件即可。 主動阻尼器包含元件R9、R10、R11、R12、D1、Q1、C6、VR2以及 與Q2搭配使用的R13。此電路透過串聯R13，可在TRIAC開啟 時，於TRIAC導通的第1ms內限制對C2充電的浪湧電流。約 1ms後，Q2會開啟，從而使R13短路。這樣可保持R13功耗較 低，並允許電流限制期間使用較大的值。電阻R9、R10、R11和 C6會在TRIAC導通後提供1ms延遲時間。TRIAC未導通時， 電晶體Q1會將C6放電，VR2將Q2的閘極電壓箝制在15V。 被動洩放器電路由C11和R18構成。此電路有助於在每個AC 半週期內對應於有效驅動電阻的輸入電流增大時，保持輸入電流 高於TRIAC的吸持電流。 使用增強線間電壓調節的 7 W 高功率因數非調光 LED 驅動器設 計範例 圖7所示的電路圖展示了採用LinkSwitch-PH裝置系列中之 LNK403EG裝置的高功率因數LED驅動器。該驅動器已經過最 佳化，可在21V電壓下以定電流0.33A驅動LED串，是PAR20/ PAR30燈改良應用的理想選擇。此設計可以在90VAC至265VAC 的全輸入電壓範圍內運作，設定用於非調光應用。調光與非調光配 置之間的主要電路差異在於，後者不需使用洩放器和阻尼器電路 (相位控制調光器正確運作需要這些電路)，而且連接至U1的電壓 監測器接腳及參考接腳之電阻與R19的配置將裝置設定為用於非 調光模式。針對非調光操作設定時，隨線間電壓變化的輸出電流變 化會降低。要重點注意的是，雖然未針對調光進行最佳化，但是 如果一般使用者使用相位控制調光器來操作設計，不會導致電路 損壞。 電路說明 輸入級 保險絲F1可在發生元件故障時提供保護，同時RV1會在出現差 模線間突波期間進行箝制，使U1的汲極電壓峰值保持低於內部 功率MOSFET的725V額定值。橋式整流器BR1可對AC線間 電壓進行整流。L1-L3、C2以及安全額定Y類電容(C7)共同提供 EMI濾波功能，這些元件在一次側和二次側之間構成安全隔離屏 障。電阻R2和R3可抑制L1、L2、C2和AC線間阻抗之間形成 的任何諧振。需要使用小型大電容(C3)為一次側切換電流提供低 阻抗來源。對C2和C3的最大值進行了限制，以保持功率因數大 於0.9。 LinkSwitch-PH 一次側 為了提供峰值線間電壓資訊給U1，輸入整流AC峰值電壓會透過 D6為C8充電。然後該電壓將以透過R4、R7和R8的電流形式 饋送至U1的電壓監測器接腳。會在內部使用電壓監測器接腳電 流和回饋接腳電流，以控制平均輸出LED電流。非調光應用需要 在參考接腳上使用24.9kW電阻，此電阻會修改內部調節特性， 以使輸出電流與輸入電壓變更保持一致。連接至電壓監測器接腳 的R4、R7和R8的總值(3.909MW)和R11、R12(1.402MW)可以 在90VAC至265VAC輸入電壓範圍內提供優異的線間電壓調節 功能。 6 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 裝置也會使用電壓監測器接腳電流，來設定線間輸入過壓和欠壓 保護臨界值。 由於存在漏電感的影響，二極體D1和VR1會將汲極電壓箝制在 安全等級。為了使元件數最少及效率最高，選擇了積納二極體箝位 電路。為了在AC輸入電壓低於反射輸出電壓(VOR)期間，防止反向 電流流經U1，需要使用二極體D3。此設計選擇了RM6鐵芯以節 省空間。RM鐵芯幾何有助於使可聞雜訊降至最低，但需要使用飛 線才能符合安全空間需求。 二極體D3、C6、R5、R9和R18會從變壓器上的輔助繞組供應一次 側偏壓。電阻R5會對漏電感產生電壓突波進行濾波，以改善偏壓 電壓和輸出電壓的追蹤。它也會與C6在約100Hz處形成極點。 電阻R9和R19用作小負載，以便在輸出短路期間U1進入自動重 新啟動操作時確保降低偏壓電壓，以保護電源供應器。 輸出過壓和負載斷路保護功能由D8、C14、R24、VR3、C15、R23 和Q2提供。如果輸出LED負載斷路，輸出電壓將會上升，從而使 C14上的偏壓繞組電壓隨之上升。如果該電壓超過VR3的電壓額 定值，Q2就會開啟，以降低U1的回饋接腳電壓，並啟動自動重新 啟動操作。進入自動重新啟動模式後，低操作工作週期(約3%)以 及輸出端的小預載會阻止輸出電壓上升至很高。重新連接輸出負載 後，即會繼續正常操作。 電容C12會為U1的BP接腳(內部控制器的供電接腳)提供本機 去耦合。在啟動期間，會從裝置汲極接腳連接的內部高電壓電流源 將C4充電至約6V。偏壓電壓上升進入調節後，會透過R10提供 操作供應電流。在啟動期間，二極體D4會阻止U1對C6進行充 電，因為這會延長啟動延遲時間。電容C12也可選擇輸出功率模 式，為了降低裝置功耗並提高LED燈泡散熱環境所需的效率，選 擇了較低功率模式(C12=10μF)。 回饋 偏壓繞組電壓與輸出電壓成正比(由偏壓繞組和二次側繞組之間 的圈數比設定)。這樣不必使用二次側回饋元件也可監測輸出電壓。 電阻R15會將偏壓電壓轉換成電流，再將該電流饋送至U1的回 饋接腳。U1的內部引擎會結合回饋接腳電流、電壓監測器接腳 電流和汲極電流資訊，於2:1的輸出電壓變化範圍內提供輸出定 電流。 輸出整流 變壓器二次側繞組由D2進行整流，由C4和C5進行濾波。出於 提高效率的目的選擇了蕭特基勢壘二極體，而適當選擇C4和C5 的總值，則是為了提供可接受的LED漣波電流。對於需要更低漣 波的設計，可以增大輸出電容值。R6會提供小的預載，這樣可以限 制無負載條件下的輸出電壓。 主要應用考量 功率表 本產品規格型錄功率表(表1)展示了實際最小和最大連續輸出 功率，所依據的條件如下： 1. 2. 3. 4. 效率為80% 裝置本機環境溫度為70°C 充分散熱，以保持裝置溫度低於100°C 對於最小輸出功率欄 • 反射輸出電壓(VOR)為120V • 回饋接腳電流為135μA • BP接腳電容值為10μF 5. 對於最大輸出功率欄 • 反射輸出電壓(VOR)為65V • 回饋接腳電流為165μA • BP接腳電容值為100μF (對於LNK403EG則為10μF) 請注意，輸入線間電壓在85VAC以上時，不會變更LinkSwitch-PH 裝置的功率傳輸能力。 C5 C4 R6 150 µF 150 µF 35 V 35 V 20 kΩ FL2 FL1 L3 1000 µH D6 DL4007 VR1 P6KE200A 1 FL3 RTN 6 L F1 3.15 A L1 1000 µH 90 - 265 VAC RV1 275 VAC L2 1000 µH N R3 1 kΩ C2 22 nF 275 VAC C3 100 nF 400 V D1 UF4007 R4 2 MΩ 1% BR1 DF06S-E3/45 600 V R2 1 kΩ 21 V, 330 mA D2 MBRS4201T3G R5 D3 75 Ω DL4936 2 R9 R18 10 kΩ 10 kΩ T1 RM6 R7 1 MΩ 1% C8 1 µF 400 V C6 22 µF 50 V D5 ES1D R8 909 kΩ 1% D4 1N4148 CONTROL LinkSwitch-PH U1 LNK403EG S R12 402 kΩ 1% R10 3 kΩ V D R11 1.0 MΩ 1% R R15 150 kΩ D8 BAV21WS-7-F BP FB R19 24.9 kΩ 1% C12 10 µF 10 V Q2 MMBT3904 R23 1 kΩ C15 100 nF 50 V VR3 ZMM5259B-7 39 V R24 10 kΩ C14 1 µF 50 V C7 2.2 nF 250 VAC PI-5991-061510 圖7：隔離式、非調光、高功率因數、全輸入7WLED驅動器的電路圖。 7 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 參考接腳電阻值選擇 針對調光或非調光應用，可以透過參考接腳電阻來設定 LinkSwitch-PH。若是調光應用，請使用49.9kW電阻值。這可以 使調光範圍最大，但會降低線間電壓調節效能。若是非調光應用 (輸出電流隨AC輸入電壓變化的變化最小)，請使用24.9kW值。 電壓監測器接腳電阻網路選擇 為了使AC相位角調光範圍最大，請使用4MW電阻連接至線間 電壓峰值偵測器電路。請確保電阻的電壓額定值足以承受峰值線 間電壓。如有必要，請使用多個串聯電阻。 為了使線間電壓調節最佳，請使用總值為3.909MW的串聯電阻連 接至線間電壓峰值偵測器。此外，請在電壓監測器接腳到源極接腳 之間，將1MW電阻與402kW電阻串聯(總值為1.402MW)。若 要取得良好的精準度，請使用1%公差電阻。使用PIXls試算表的 微調區段，可進一步改善線間電壓調節。請參閱LinkSwitch-PH應 用說明以取得更多資訊。 一次側箝位電路和輸出反射電壓 VOR 需要使用一次側箝位電路來限制峰值汲源電壓。積納二極體箝位 電路需要的元件和電路板空間最少，並可提供最高的效率。RCD 箝位電路也可以接受，但是應該小心確認啟動和輸出短路期間的 峰值汲極電壓，因為箝位電壓會隨峰值汲極電流顯著變化。 為了獲得最高效率，應該選擇箝位電壓至少是輸出反射電壓VOR的 1.5倍，這樣才能使漏感突波導通時間很短。在全輸入應用或只有 高線間電壓應用中使用積納二極體箝位電路時，考慮到積納二極 體的絕對公差和溫度變化，建議使用VOR低於135V的積納二極 體。這可確保箝位電路的有效運作，也可保持最大汲極電壓低於 MOSFET的額定崩潰電壓。RCD(或RCDZ)箝位電路提供的箝位 電壓公差比積納二極體箝位電路更嚴格。相較於積納二極體箝位 電路，RCD箝位電路更具成本效益，但需要更謹慎的設計，以確保 最大汲極電壓不會超過功率MOSFET崩潰電壓。這些VOR限制都 是以內部MOSFET的BVDSS額定值為基礎，對於大多數設計，VOR 的典型值是60V至100V，該值可提供最佳PFC和調節效能。 線間電壓峰值偵測器電路 LinkSwitch-PH裝置使用峰值線間電壓來調節傳送至輸出的功率。 建議使用1mF至4.7mF的電容值，以使線間電壓漣波降至最小， 並使功率因數最高(>0.9)，也可接受更小的值，但是會導致PF降 低、線間電流失真增大。 相位控制調光器的操作 調光器透過不導通(遮蔽)部分AC電壓Sine波，以切換控制白熾 燈亮度。這會降低施加於燈泡的RMS電壓，進而降低亮度。這稱 為自然調光，設定LinkSwitch-PH裝置進行調光時，會隨RMS線 間電壓降低而降低LED電流，以利用自然調光。藉由此性質，會有 意降低線間電壓調節效能，以增大調光範圍，且更接近模擬白熾燈 泡的操作。使用49.9kW參考接腳電阻時，請選擇自然調光模式 操作。 上升邊緣相位控制調光器 為了提供低成本的不閃爍輸出調光功能，採用TRIAC的上升邊緣 相位調光器在設計時有許多取捨。 由於LED照明所消耗的功率小得多，因此整體燈具所汲取的電流 會低於調光器內TRIAC的吸持電流。這可能會導致不良狀況，例如 調光範圍受限和/或閃爍。開啟TRIAC時，LED燈相對較大的阻抗 會因對輸入電容充電的浪湧電流而導致大幅振盪。這同樣會引起 不良狀況，因為振盪可能導致TRIAC電流降至零並關閉。 為了解決這些問題，採用了主動阻尼器和被動洩放器這兩個電路。 這些電路的缺點是會增大功耗，進而降低電源供應器的效率。因此 對於非調光應用，省略這些元件即可。 圖8(a)顯示上升邊緣TRIAC調光器輸入端的線間電壓和電流，圖 8(b)則顯示產生的整流匯流排電壓。在此範例中，TRIAC導通角為 90度。 PI-5983-060810 350 電壓 電流 250 0.35 0.25 150 0.15 50 0.05 -50 0.5 50 100 150 200 250 300 350 400 -0.05 -150 -0.15 -250 -0.25 -350 -0.35 導通角 (°) 8 修訂版本B 080610 www.powerint.com 線間電流 (通過調光器) (A) 最大輸入電容 為了達到高功率因數，必須限制EMI濾波和整流AC去耦合(大電 容)所用的電容值。該最大值是設計輸出功率的函數，會隨輸出功 率降低而降低。對於大多數的設計，請將總電容限制在200nF以 下(大電容的值為100nF)。建議使用薄膜電容而非陶瓷電容，因 為前者可以將使用上升邊緣相位調光器的操作時產生的可聞雜訊 降至最低。在EMI濾波器中，請從10nF的電容開始逐漸增大電 容值，直到有足夠的EMI餘裕為止。 串聯汲極二極體 若要阻止反向電流流經裝置，需要在汲極串聯超快型或蕭特基二 極體。電壓額定值必須超過輸出反射電壓VOR。電流額定值應該是 一次側平均電流的兩倍以上，峰值額定值應等於所選LinkSwitchPH裝置的最大汲極電流。 線間電壓 (調光器輸入端) (V) 裝置選擇 請比較所需輸出功率與表1的值以選擇裝置大小。對於散熱要求 很高的設計(例如在LinkSwitch-PH裝置本機環境溫度很高和/或 散熱空間極小的條件下使用替代白熾燈)，請使用最小輸出功率欄。 可以透過使用10μFBP接腳電容來進行此選擇，這會降低裝置限 電流，從而減低導通損失。對於開放式架構設計或有足夠散熱空間 的設計，請參閱最大輸出功率欄。對於所有裝置(除LNK403外， 該裝置只有一種功率設定)，可以透過使用100μFBP接腳電容來 進行此選擇。任何情況下，為了獲得最佳輸出電流公差，請保持裝 置溫度低於100°C。 LNK403-409EG 電壓 電流 0.3 250 0.25 200 0.2 150 0.15 100 0.1 50 0.05 整流輸入電流 (A) 整流輸入電壓 (V) 300 從加入洩放器電路開始。請在整流匯流排上加入串聯的0.44mF 電容和510W1W電阻(圖6中的C11和R18)。如果這樣做可以 產生令人滿意的操作，請將該電容值降至產生可接受效能的最小值， 以降低損失並提高效率。 0.35 0 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 導通角 (°) 如果洩放器電流無法維持TRIAC導通，則加入主動阻尼器，如圖 6所示。該電路包含元件R9、R10、R11、R12、D1、Q1、C6、VR2 以及與R13搭配使用的Q2。此電路透過串聯R13，可在TRIAC 開啟時，於TRIAC導通的第1ms內限制對C2充電的浪湧電流。 約1ms後，Q2會開啟，從而使R13短路。這樣可保持R13功耗 較低，並允許電流限制期間使用較大的值。增加電阻R9和R10的 值來增加Q2開啟前的延遲時間，可改善調光器相容性，但是也會 導致R13消耗更多功率。進行調整時，請監測電源供應器輸入端的 AC線間電流和電壓。請延長延遲時間，直到TRIAC可正常運作， 但基於效率考量，應使延遲時間儘量最短。 圖8：(a)上升邊緣TRIAC調光器在90°導通角時理想的輸入電壓和電流波形。 (b)TRIAC調光器輸出整流後產生的波形。 根據一般規則，洩放器和阻尼器電路中消耗的功率越多，可與驅動 器一起運作的調光器類型越多。 圖9顯示TRIAC過早關閉並重新啟動時，不需要的整流匯流排電 壓和電流。 如果TRIAC在半週期結束之前就異常關閉，或是交替的半AC週 期有不同的導通角，則LED燈會出現閃爍，這是輸出電流發生變 化的緣故。加入洩放器和阻尼器電路即可解決此問題。 後緣相位控制調光器 圖10顯示使用後緣調光器時電源供應器輸入端的線間電壓和電 流。在此範例中，調光器導通角為90度。其中許多調光器使用背 靠背連接的功率MOSFET，而不是使用TRIAC來控制負載。這樣 就避免了TRIAC的吸持電流問題，且因為導通在過零處開始，因 此可將高電流突波和線間電壓振盪降至最低。通常，這些調光器 類型不需要使用阻尼和洩放器電路。 PI-5985-060810 350 電壓 電流 0.25 200 0.2 150 0.15 100 0.1 50 0.05 0 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 導通角 (°) 電壓 電流 250 調光器輸出電壓 (V) 250 PI-5986-060810 350 0.3 整流輸入電流 (A) 整流輸入電壓 (V) 300 0.35 0.35 0.25 150 0.15 50 0.05 -50 0 50 100 150 200 250 300 350 -0.05 -150 -0.15 -250 -0.25 -350 -0.35 調光器輸出電流 (A) PI-5984-060810 350 導通角 (°) 圖9：顯示異常啟動的相位角調光器範例 圖10：(a)後緣調光器在90°導通角時理想的調光器輸出電壓和電流波形。 調光器的運作方式會隨不同製造商和功率額定值而不同，例如，相 較於600W或1000W調光器，300W調光器需要的阻尼更低 且要求洩放器的功率損失更低，這是因為驅動電路和TRIAC吸持 電流規格不同。線間電壓也有顯著影響，如果特定輸出功率的線間 電壓很高，會降低輸入電流，進而降低TRIAC電流，但是輸入電容 充電時的峰值浪湧電流會更高，進而產生更多振盪。最後，如果由 同一調光器驅動多個並聯的燈泡，可能會由於並聯裝置時電容增 大導致產生更多振盪。所以，測試調光器操作時，請在多個機型、 不同線間電壓以及單一驅動器和多個並聯驅動器的各種情況下進 行確認。 使用上升邊緣調光器時的可聞雜訊考量 通常使用輸入電容、EMI濾波電感器和變壓器進行調光時，會產生 雜訊。在每個AC半週期，輸入電容和電感器的di/dt和dv/dt值 都很高，這是因為TRIAC已啟動，浪湧電流對輸入電容進行充電。 選擇薄膜電容(而不是陶瓷電容)、使電容值最小，並選擇實體短且 寬的電感器可以使雜訊降至最低。 9 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 變壓器也可能產生雜訊，避免使用窄長腳的鐵芯(機械諧振頻率很 高)可將此雜訊降至最低。例如，對於相同磁通密度，RM鐵芯產生 的可聞雜訊小於EE鐵芯。降低鐵芯的磁通密度，也能降低雜訊。 將最大磁通密度(BM)降低為1500高斯，通常可消除任何可聞雜 訊，但是必須權衡特定輸出功率所需的較大鐵芯尺寸。 散熱與使用壽命考量 照明應用的驅動器散熱面臨嚴峻挑戰。許多情況下，LED負載功耗 會決定驅動器的工作環境溫度，因此應對最終機殼內的驅動器進 行散熱評估。溫度對驅動器和LED使用壽命有直接影響。溫度每 上升10°C，元件壽命就會縮短一倍。因此，正確使用散熱片並確 認所有裝置的工作溫度非常重要。 佈局考量 一次側連接 請在用於源極接腳和偏壓迴線之輸入濾波電容的負端使用單點 (Kelvin)連接。這樣可藉由將突波電流從偏壓繞組直接傳回至輸入 濾波電容，從而提高承受突波的能力。BP接腳電容應儘可能接近 BP接腳，並儘可能接近源極接腳。源極接腳Trace不可與主功率 MOSFET切換電流共用。連接至源極接腳的所有回饋接腳元件都 應與BP接腳電容遵循相同的規則。主功率MOSFET切換電流應 經由儘可能短的路徑返回大電容，這一點很重要。如果大電流路徑 過長，會產生過多的傳導性與輻射性雜訊。 箝位 大電容 LNK403EG FL1 R14 輸入 EMI 濾波器 6 1 2 VR1 R2 變壓器 D1 C3 L3 5 U1 C8 C9 3 F1 T1 N C7 C12 FL3 L2 RV1 R15 C2 C15 R23 L L1 4 FL2 R3 R16 用於散熱 的銅面積 C5 VR3 C4 R24 C14 D8 R10 輸出 濾波 電容 V C6 V BP 接腳 電容 PI-5987-060110 圖11：RD-1937W佈局範例(頂層)。 10 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG R13 D6 R12 D1 D7 D5 R5 R19 R17 D1 S R20 S BR1 D3 C13 R7 R4 VR2 輸出 整流器 R9 橋式整流器 D2 F1 B3 R18 R6 主動阻尼器 MOSFET PI-5988-060110 圖12：RD-1937W佈局範例(底層)。 二次側連接 輸出整流器和輸出濾波電容應該儘可能接近。變壓器的輸出迴線 接腳至輸出濾波電容迴線側的Trace應該很短。 快速設計檢查清單 最大汲極電壓 確認在所有工作條件(包括啟動和故障情況)下，峰值VDS不會超 過725V。 最大汲極電流 測量所有工作條件(包括啟動和故障狀況)下的峰值汲極電流。查 看有無變壓器飽和的跡象(通常發生於工作環境溫度最高時)。確 認峰值電流低於產品規格型錄中「絕對最大額定值」所載明的值。 散熱檢查 在最大輸出功率、最小和最大線間電壓及環境溫度下，確認未超出 LinkSwitch-PH、變壓器、輸出二極體、輸出電容和汲極箝位電路 元件的溫度規格。 11 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 絕對最大額定值(1.4) 汲極接腳峰值電流(5)：LNK403...........................................1.37A LNK404.......................................... 2.08A LNK405...........................................2.72A LNK406.......................................... 4.08A LNK407.......................................... 5.44A LNK408.......................................... 6.88A LNK409........................................... 7.73A 汲極接腳電壓..............................................................-0.3至725V BP接腳電壓...................................................................-0.3至9V BP接腳電流....................................................................... 100mA 電壓監測器接腳電壓.......................................................-0.3至9V 回饋接腳電壓..................................................................-0.3至9V 參考接腳電壓..................................................................-0.3至9V 焊接溫度(3).............................................................................260°C 儲存溫度....................................................................-65至150°C 運作接面溫度(2).................................................... -40至150°C 附註： 1. 所有電壓均參考源極，TA=25°C。 2. 通常由內部電路限制。 3. 1/16英寸。焊接時間為5秒。 4. 在不導致產品永久損壞情況下，可以一次套用一個所指定的絕對 最大額定值。在絕對最大額定值情況下運行很長時間可能影響 產品可靠性。 5. 當汲極電壓同時低於400V時，允許使用峰值汲極電流。另請 參見圖17。 熱阻 熱阻：eSIP封裝： (qJA)....................................................105°C/W(1) (qJC).........................................................2°C/W(2) 參數 符號 附註： 1.無散熱片，無支撐。 2.於背面的墊片處測量。 條件 SOURCE=0V；TJ=-20°C至125°C (除非另有指定) 最小值 典型值 最大值 62 66 9 70 單位 控制功能 切換頻率 頻率抖動 (Jitter) 調變率 fOSC fM ICH1 BP 接腳 充電電流 ICH2 充電電流 溫度漂移 TJ=25°C 平均值 峰值間頻率抖動 TJ=25°C 請參見附註B VBP=0V, TJ=25°C VBP=5V, TJ=25°C LNK403 LNK404 LNK405-409 LNK403 LNK404 LNK405-409 1 -5.0 -9.6 -15 -1.6 -4.2 -8.2 VBP 0°C<TJ<100°C BP 接腳電壓 磁滯 VBP(H) 0°C<TJ<100°C VBP(SHUNT) IBP=2mA 0°C<TJ<100°C 6.0 tSOFT TJ=25°C 27 軟啟動時間 kHz -3.4 -6.4 -8.8 -0.6 -2.8 -4.6 0.5 請參見附註A BP 接腳電壓 BP 接腳 分流電壓 -4.2 -8.0 -11.9 -1.2 -3.5 -6.4 5.7 5.9 mA %/°C 6.1 0.85 6.4 kHz V V 6.7 V ms 12 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 參數 符號 條件 SOURCE=0V；TJ=-20°C至125°C (除非另有指定) 最小值 典型值 最大值 ICD2 0°C<TJ<100°C MOSFET未切換 1.0 1.3 1.6 ICD1 0°C<TJ<100°C MOSFET於fOSC切換 0.9 1.5 2.25 RR=24.9kW 21.0 22.5 24.0 RR=49.9kW 22.8 24.5 26.2 單位 控制功能 (續) 汲極供應電流 mA 電壓監測器接腳 線間電壓啟動 (Brown-In) 臨界值電流 IUV+ TJ=25°C 線間電壓關閉 (Brown-Out) 臨界值電流 IUV- TJ=25°C 線間過壓/欠壓 磁滯 IUV(H) TJ=25°C IOV TJ=25°C RR=24.9kW RR=49.9kW 線間電壓過壓臨界值 RR=24.9kW 18.5 RR=49.9kW 15 RR=24.9kW 1 4 RR=49.9kW 5 9.2 臨界值 107 112 mA mA 117 4 磁滯 mA mA VV 0°C<TJ<100°C IUV-<IV<IOV 2.5 3.0 3.5 V IV(SC) VV=5V TJ=25°C 170 190 210 mA VV(REM) TJ=25°C 0.5 IFB(DCMAXR) 0°C<TJ<100°C 回饋接腳電流 跳離週期臨界值 IFB(SKIP) 0°C<TJ<100°C 220 最大工作週期 DCMAX IFB(DCMAXR)<IFB<IFB(SKIP) 0°C<TJ<100°C 90 回饋接腳電壓 VFB IFB=150mA 0°C<TJ<100°C 2.18 IFB(SC) VFB=5V TJ=25°C 320 DC10 IFB=IFB(AR)，TJ=25°C，請參見附註B 10 DC40 IFB=40mA，TJ=25°C 20 DC60 IFB=60mA，TJ=25°C 36 電壓監測器接腳電壓 電壓監測器接腳短路電流 遙控開/關 臨界值 V 回饋接腳 啟動最大工作週期時的回饋 接腳電流 回饋接腳 短路電流 工作週期降低 85 mA mA 99.9 % 2.40 2.62 V 400 480 mA % 13 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 符號 條件 SOURCE=0V；TJ=-20°C至125°C (除非另有指定) 最小值 tAR TJ=25°C 27 自動重新啟動 工作週期 DCAR TJ=25°C SOA 最小 切換開啟時間 tON(SOA) 0°C<TJ<100°C 1.75 ms IFB(AR) 0°C<TJ<100°C 20 mA 參數 典型值 最大值 單位 自動重新啟動 自動重新啟動開啟時間 自動重新啟動時的 回饋接腳電流 ms 3.1 % 參考 (R) 接腳 參考接腳電壓 VR 參考接腳電流 IR RR=24.9kW 0°C<TJ<100°C 1.215 1.245 1.275 V 48.45 49.70 50.95 mA 限電流/電路保護 全功率 限電流 (CBP = 100 mF) 降低的功率 限電流 (CBP = 10 mF) di/dt=160mA/ms LNK404E 1.00 di/dt=165mA/ms LNK405E 1.24 ILIMIT(F) di/dt=215mA/ms LNK406E 1.48 TJ=25°C di/dt=245mA/ms LNK407E 1.76 di/dt=265mA/ms LNK408E 2.37 di/dt=395mA/ms LNK409E 3.12 di/dt=160mA/ms LNK403E 0.75 di/dt=180mA/ms LNK404E 0.81 di/dt=185mA/ms LNK405E 1.00 di/dt=230mA/ms LNK406E 1.19 di/dt=260mA/ms LNK407E 1.42 di/dt=300mA/ms LNK408E 1.73 di/dt=445mA/ms LNK409E 2.35 ILIMIT(R) TJ=25°C 最小開啟時間脈衝 tLEB+tIL(D) TJ=25°C 300 上升邊緣遮蔽時間 tLEB TJ=25°C 請參見附註B 150 限電流延遲時間 tIL(D) TJ=25°C 請參見附註B 過溫保護 溫度 A 500 700 ns 500 ns 150 135 過溫保護 磁滯 BP 接腳開機重設 臨界值電壓 A 142 ns 150 75 VBP(RESET) 0°C<TJ<100°C 2.25 3.5 °C °C 4.25 V 14 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 參數 符號 條件 SOURCE=0V；TJ=-20°C至125°C (除非另有指定) 最小值 典型值 最大值 TJ=25°C 9.00 10.35 TJ=100°C 13.50 15.5 TJ=25°C 5.40 6.25 TJ=100°C 8.35 9.7 TJ=25°C 4.10 4.7 TJ=100°C 6.30 7.3 TJ=25°C 2.80 3.2 TJ=100°C 4.10 4.75 TJ=25°C 2.00 2.3 TJ=100°C 3.10 3.6 TJ=25°C 1.60 1.85 TJ=100°C 2.40 2.8 TJ=25°C 1.40 1.6 TJ=100°C 2.1 2.45 單位 輸出 LNK403 ID=100mA LNK404 ID=100mA LNK405 ID=150mA 開啟狀態電阻 RDS(ON) LNK406 ID=150mA LNK407 ID=200mA LNK408 ID=250mA LNK409 ID=350mA 關閉狀態汲極 漏電流 崩潰電壓 W IDSS VBP=6.4V VDS=560V TJ=100°C BVDSS VBP=6.4V TJ=25°C 725 V TJ<100°C 36 V 最小汲極 供應電壓 上升時間 tR 下降時間 tF 50 在典型返馳式中測量 mA 100 ns 50 ns 附註： A. 對於使用負值的規格，負溫度係數表示溫度升高時增大，正溫度係數表示溫度升高時降低。 B. 由特性保證。未在生產環境下測試。 15 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 1000 0.18 0.28 0.38 0.56 0.75 1.00 1.16 100 0 0 100 200 300 400 500 300 比例係數： LNK403 LNK404 LNK405 LNK406 LNK407 LNK408 LNK409 200 100 0 600 0 汲極接腳電壓 (V) 圖15：功率與汲極電壓關係圖。 汲極電流 (A) 2 1 0.18 0.28 0.38 0.56 0.75 1.00 1.16 LNK408 TCASE = 25 °C LNK408 TCASE = 100 °C 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 汲極電壓 (V) 圖16：汲極電流與汲極電壓關係圖。 PI-6010-060410 4 1.2 汲極電流 (標準為絕對最大額定值) PI-5994-052610 5 比例係數： LNK403 LNK404 LNK405 LNK406 LNK407 LNK408 LNK409 100 200 300 400 500 600 700 汲極電壓 (V) 圖14：汲極電容與汲極接腳電壓關係圖。 3 0.18 0.28 0.38 0.56 0.75 1.00 1.16 PI-5993-052510 比例係數： LNK403 LNK404 LNK405 LNK406 LNK407 LNK408 LNK409 功率 (mW) 汲極電容 (pF) 10000 PI-5992-052510 典型效能特性 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 汲極電壓 (V) 圖17：最大允許的汲極電流與汲極電壓關係圖。 16 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG eSIP-7C (E 封裝) C 2 A 0.403 (10.24) 0.397 (10.08) 0.264 (6.70) 參考值 0.081 (2.06) 0.077 (1.96) B 細部放大 A 2 0.290 (7.37) 參考值 0.519 (13.18) 參考值 0.325 (8.25) 0.320 (8.13) 接腳 #1 I.D. 0.140 (3.56) 0.120 (3.05) 3 0.207 (5.26) 0.187 (4.75) 0.016 (0.41) 參考值 3 0.047 (1.19) 0.070 (1.78) 參考值 0.050 (1.27) 0.198 (5.04) 參考值 0.016 (0.41) 6× 0.011 (0.28) 0.020 M 0.51 M C 前視圖 4 0.033 (0.84) 6× 0.028 (0.71) 0.010 M 0.25 M C A B 0.100 (2.54) 0.118 (3.00) 側視圖 後視圖 0.100 (2.54) 10° 參考值 全方位 0.021 (0.53) 0.019 (0.48) 0.050 (1.27) 0.020 (0.50) 0.060 (1.52) 參考值 0.050 (1.27) 接腳 1 0.378 (9.60) 參考值 0.048 (1.22) 0.046 (1.17) 0.019 (0.48) 參考值 0.155 (3.93) 0.059 (1.50) 0.023 (0.58) 端視圖 接腳 7 0.027 (0.70) 0.059 (1.50) 附註： 1. 根據 ASME Y14.5M-1994 設定尺寸及公差。 2. 塑膠體最外層所註明的尺寸，不包括模具溢料、拉桿毛邊、 澆口毛邊及導線接頭溢料，但包括塑膠體頂端與底端之間的 所有不相符項目。每側最大模具突起物為 。 0.007 [0.18]。 3. 註明的尺寸包括電鍍的厚度。 4. 不包括導線接頭溢料或突起物。 5. 控制尺寸，以英寸 (公釐) 為單位。 細部放大 A 0.100 (2.54) 0.100 (2.54) 接合孔模式 (不按比例) PI-4917-061510 17 www.powerint.com 修訂版本B 080610 LNK403-409EG 零件分類資訊 • LinkSwitch 產品系列 • PH 序號 • 封裝識別碼 E eSIP-7C • 封裝材料 G LNK 409 綠色環保：無鹵素且符合RoHS標準 E G 18 修訂版本B 080610 www.powerint.com LNK403-409EG 19 www.powerint.com 修訂版本B 080610 修訂 附註 日期 A 初始版本 06/09/10 B 更新的功率表 08/06/10 如需最新更新資訊，請造訪我們的網站：www.powerint.com PowerIntegrations保有隨時對其產品進行變更以提升可靠性或可製造性的權利。PowerIntegrations對於使用本文件所述之任何裝置 或電路不承擔任何責任。POWERINTEGRATIONS在本文中不提供任何保證，並明確否認所有保證，包括但不限於對適售性、特定目的 之適用性以及不侵犯第三方權利的默示保證。 專利資訊 PowerIntegrations的一項或多項美國及國外專利(或可能正在申請的美國及國外專利)可能涵蓋本文件中所示的產品和應用(包括產品外 部的變壓器構造和電路)。www.powerint.com上提供了PowerIntegrations專利的完整清單。PowerIntegrations授予其客戶某些特定 專利權的授權，詳情請參閱http://www.powerint.com/ip.htm。 生命支援政策 未經POWERINTEGRATIONS總裁明確的書面許可，不可將POWERINTEGRATIONS產品用作生命支援裝置或系統的關鍵元件。具體 說明如下： 1. 生命支援裝置或系統係指(i)用於透過外科手術植入人體的裝置，或(ii)支援或維持生命的裝置，以及(iii)根據合理推斷，遵循使用 指示正確使用而無法正常執行功能時，會導致使用者重大傷害或死亡的裝置。 2. 關鍵元件係指生命支援裝置或系統中，根據合理推斷，無法正常執行功能時會導致生命支援裝置或系統出現故障，或是影響其安 全或有效性的任何元件。 PI標誌、TOPSwitch、TinySwitch、LinkSwitch、DPA-Switch、PeakSwitch、EcoSmart、Clampless、E-Shield、Filterfuse、StakFET、 PIExpert和PIFACTS均為PowerIntegrations,Inc.的商標。其他商標為其個別公司之財產。 ©2010,PowerIntegrations,Inc. Power Integrations 全球銷售支援地點 全球總部 5245HellyerAvenue SanJose,CA95138,USA. 總機：+1-408-414-9200 客戶服務： 電話：+1-408-414-9665 傳真：+1-408-414-9765 電子郵件： [email protected] 中國 (上海) Room1601/1610,Tower1 KerryEverbrightCity No.218TianmuRoadWest Shanghai,P.R.C.200070 電話：+86-21-6354-6323 傳真：+86-21-6354-6325 電子郵件： [email protected] 中國 (深圳) RmA,B&C4thFloor,BlockC, ElectronicsScienceand TechnologyBldg.,2070 ShennanZhongRd, Shenzhen,Guangdong, China,518031 電話：+86-755-8379-3243 傳真：+86-755-8379-5828 電子郵件： [email protected] 德國 Rüeckertstrasse3 D-80336,Munich Germany 電話：+49-89-5527-3910 傳真：+49-89-5527-3920 電子郵件： [email protected] 印度 #1,14thMainRoad Vasanthanagar Bangalore-560052India 電話：+91-80-4113-8020 傳真：+91-80-4113-8023 電子郵件： [email protected] 義大利 ViaDeAmicis2 20091BressoMI Italy 電話：+39-028-928-6000 傳真：+39-028-928-6009 電子郵件： [email protected] 日本 KoseiDai-3Bldg. 2-12-11,Shin-Yokohama, Kohoku-ku Yokohama-shiKanagwan 222-0033Japan 電話：+81-45-471-1021 傳真：+81-45-471-3717 電子郵件： [email protected] 韓國 RM602,6FL KoreaCityAirTerminalB/D,159-6 Samsung-Dong,Kangnam-Gu, Seoul,135-728,Korea 電話：+82-2-2016-6610 傳真：+82-2-2016-6630 電子郵件： [email protected] 新加坡 51NewtonRoad #15-08/10GoldhillPlaza Singapore,308900 電話：+65-6358-2160 傳真：+65-6358-2015 電子郵件： [email protected] 台灣 5F,No.318,NeiHuRd.,Sec.1 NeiHuDist. 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