单级、高PFC、AC-DC LED驱动IC
概述
CRM6513是一个单级、高功率因数,源边控制LED 驱动控制器,适用于85 Vac -265 Vac全范围输入电压的反激式隔离LED 恒流电源。
CRM6513采用原边反馈恒流机制,无需次级反馈即能输出高精度的输出电流,这有效地降低了系统成本,提高可靠性。
CRM6513工作于准谐振模式,在功率MOS管电压最低时导通,能降低MOS管的开关损耗,从而能获得高的转换效率。
芯片内部集成有源功率因素校正电路,可以实现很高的功率因素和低的总谐波失真。
CRM6513集成了多种保护功能,包括LED开路/短路保护,CS电阻开路/短路保护,芯片过温保护、过压保护、欠压保护。
CRM6513采用SOP8封装。 特性
●内置单级有源功率因素校正电路,高
PFC值,低THD
●原边反馈恒流控制,无需次级反馈电路
●原边功率MOS管谷底导通降低开关损
耗
●输出电流精度±3%
●低启动电流和工作电流
●优异的线电压调整率和负载调整率
●LED短路/开路保护
●CS电阻开路/短路保护
●内置VDD欠压保护,过压保护和电压
钳位
●芯片过温保护设定
●采用SOP8封装
应用领域
●LED GU10 / E27球泡灯、射灯
●LED PAR30 / PAR38 灯
●LED日光灯等
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典型应用
图 1 典型应用电路 管脚及封装信息
图 2 封装与管脚分布图 管脚描述
订购信息
极限参数描述
推荐工作范围
电气参数
(除特殊注明外,V DD = 12 V,T A = 25 ℃)
内部框图
图 3 芯片系统框图
功能描述
CRM6513是一款单级PFC、原边反馈的AC-DC LED驱动芯片,通过检测原边的电气信息实现对输出电流的精确控制。芯片工作在电感电流临界模式,内置功率因素校正电路,可以实现很高的功率因素、很低的THD和高的转换效率。
1. 启动
系统上电后启动电阻R1对VDD的电容C2进行充电,当VDD电压达到芯片开启阈值V DD_ON时,芯片开始工作。在COMP电压达到起启动电压后,芯片输出驱动信号。在系统启动后,辅助线圈的电压随着输出电压的增加而升高,当辅助线圈电压升到足够高时,VDD由辅助线圈通过D4进行供电。
当VDD低于关闭电压V DD_OFF时,芯片将自动关机,然后将进行下一次的上电过程。
图 4 芯片上电启动示意图
2. 恒流控制
当系统工作于电感电流临界连续模式时,通过检测原边的峰值电流,能精确控制LED的输出电流,LED输出电流约如下所示:
(1)
式中:
I O是输出电流,V REF为芯片参考电压,R CS为采用电阻,N P和N S分别为变压器主级绕组和次级绕组的匝数。
图5说明了一个开关周期的波形。
图 5 BCM模式工作波形图
3. 功率因素校准
CRM6513内置功率因素校准电路,使原边电感峰值电流与输入电压成比例关系,跟踪整流后的母线电压的正弦波形,使输入电流与输入电压保持同步性,取得高的功率因素,其工作原理如图6所示。在取得电感峰值电流与输入电压保持正弦时,即能得到输入电流也保持正弦,跟随输入电压变化,从而获得非常好的功率因素。
图 6 功率因素校正示意图
4. 辅助线圈电气参数检测
CRM6513通过反馈管脚FB来实现谷底检测,同时还可以通过该管脚来实现短路、开路保护等功能。
从图5所示,当电感电流放到零时,功率MOS管漏极进入准谐振状态,CRM6513在功率MOS管漏极电压最低时再次开启MOS,从而实现MOS导通损耗最低,提高系统转换效率。
当FB管脚电压超过其过压保护阈值V FB_OV(1.8V)时,则进入过压保护状态,此时可能输出LED开路,或者其他原因导致的过压。因此,辅助线圈两个连接到FB管脚的上、下电阻设计必须满足:
(2)
因此,反馈管脚FB决定的输出过压保护电压V OUT_OV为:
(3)
式中,N S和Na分别是变压器次级绕组和辅助绕组的匝数,V D6是次级绕组整流二极管的正向压降。
由VDD管脚过压保护决定的输出过压保护电压为:
(4)
最终的输出过压保护电压为(3)和(4)式中的最小值,即:
(5)
5. 保护功能
CRM6513内部集成多种保护功能。
?VDD过压保护
当VDD电压高于V DD_OVP时,芯片关断功率管,自动重启直到外部过压状态消除;VDD内部集成22V钳位电路,防止VDD异常上升损坏芯片。
?芯片具备过温保护
如果芯片结温上升到150℃,CRM6513则关闭关机,GATE保持为低电平,直到结温下降约30℃,芯片才重新使能,环路重新开始工作,GATE管脚恢复正常。
?LED开路保护和短路保护
芯片能自动检测负载状态。当LED开路时,芯片将自动关闭输出驱动,同时芯片不断检测负载状态,当LED恢复正常工作时,系统自动恢复正常工作。
开路电压由VDD设定的过压保护电压与FB设定的过压保护电压中的最低电压决定,即(3)~(5)式决定。
当LED短路时,输出电压将降低为零,相应地辅助线圈的电压也将降低到零。无辅助线圈供电的情况下,VDD电压也降低,当降低到低于VDD_OFF时,芯片自动关机并重启。重新上电后,系统将重新检测故障情况,直到故障解除,系统恢复正常工作。
?其他保护功能
此外,芯片还有其他保护模式,比如CS管脚采样电路开路和短路保护功能。
芯片的这些保护功能均具备自我恢复功能。
6. PCB设计
结合图7说明PCB布版注意事项:
?芯片的干扰源主要有图7中红色A、B、C三处,即MOS管漏极、VDD供电
二极管正极和输出整流二极管正极与变压器线包;
?芯片的敏感源主要有图7中蓝色a、b、c、d四处,即芯片的COMP、FB,
CS和GND四个管脚;
?干扰源的PCB铺铜面积尽量小,并远离芯片的敏感源;
?VDD的旁路电容C2要尽量靠近芯片的VDD管脚;
?FB管脚的分压电阻R5和R6必须靠近FB管脚,且FB节点远离PCB的干扰
源;
?减小功率环路的面积,如变压器主级、功率管及缓冲网络的环路面积以及次级
二极管、变压器次级、输出电容的环路面积,以减小EMI 辐射;
?采样电阻R4尽量靠近CS管脚,其功率地线要尽可能短,且要和芯片的地线
及其它小信号的地线分头接到母线电容Cbulk的地端,从而减小噪声耦合,提
高采样精度;
?PCB地线采用“一点接地”的布局,将电路中的信号地和功率地分别连接母线
电容C1的地;
图7 PCB布局说明
封装与尺寸
Note1:引脚1标识符,可以为模压标志或者印刷标志