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AX202885~265VAC输入LED恒流驱动电路产品概述AX2028是一款驱动LED的恒流控制芯片,系统应用电压范围从12V到450V,占空比0~100%.
支持交流85~265V输入,主要应用于非隔离的LED驱动系统.
AX2028优化的恒流控制方法,使得LED电流在交流85~265V范围内变化小于±5%.
AX2028优化的系统结构,使得在系统18W的LED日光灯方案中,交流85~265V范围内系统效率高于90%.
在交流85~265V范围内,AX2028可以驱动3~36W的LED阵列,广泛应用于E14/E27/PAR30/PAR38/GU10等灯杯和LED日光灯.
AX2028具有多重LED保护功能包括LED开路保护、LED短路保护、过温保护.
在系统故障出现的时候,电源系统进入保护状态,直到故障解除,系统又重新进入正常工作模式.
主要特点z系统应用电压范围从12V到450V直流电压输入,支持交流85~265V输入.
z占空比范围0~100%.
z±5%的输出电路精度.
z高达93%的系统效率.
zLED短路保护、LED开路保护.
z过温保护.
z复用DIM引脚进行LED模拟调光和PWM调光.
z输出可调的恒流控制方法.
典型应用zLED日光灯zE14/PAR30/PAR38/GU10/E27LED射灯zLED投射灯zLED信号灯zLED景观灯引出端排列SOP8GNDDIMLNRTVDDCSOUTNCV.
1.
3第1页共14页TEL:0755-8286387713242913995E-MAIL:panxia168@126.
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szczkjgs.
comAX2028引出端功能序号符号功能描述1GND信号和功率地2LN峰值阈值的线电压补偿,采用LN和VDD之间的电压3VDD电源输入端,必须就近接旁路电容4OUT内部功率开关的漏端,外部功率开关的源端5NC悬空6CS电流采用端,采样电阻在CS和GND之间7RT设定芯片工作关断时间8DIM开关使能、模拟和PWM调光端最大额定值符号名称极限值单位VDD电源电压0.
3~18VLN线电压补偿0.
3~18VOUT内部功率开关的漏端0.
3~24VCS电流采用端0.
3~6VDIM开关使能、模拟和PWM调光端0.
3~6VRT设定芯片工作关断时间0.
3~6VIOUT功率开关输出电流0.
8APD-MAX功耗(注)0.
5WPTR热阻,SOP8(θJA)150/℃WTJ工作结温范围25~85℃Tstg储存温度范围55~150℃ESD(人体模式,100pF电容通过1.
5K的电阻放电)3000V注:温度升高最大功耗一定会减小,这也是由于TJMAX,θJA和环境温度TA所决定的,最大允许功耗为PD-MAX=(TJMAX–TA)/θJA或是极限范围给出的数字中比较低的那个值.
推荐工作范围符号名称范围单位VDD电源电压0~16VTOPT工作温度25~85℃V.
1.
3第2页共14页AX2028电气参数(除特殊注明外,VDD=12V,TA=25℃)符号参数条件最小典型最大单位VDD电源电压1116VVUVLO开启电压VDD上升8.
510VIST开启电流开启前VDD=8V30100AVUVLO,HYSUVLO迟滞2.
5V电流灵敏VCS-THCS端的触发电压ΔVLN=0240250260mVTLEB前沿消隐时间VCS=VCS-TH+50mV500nsTDELAY到输出端的延时VCS=VCS-TH+50mV600nsΔVCS-TH@ΔVLNCS端触发电压变化ΔVLN=1V30mV关断时间TOFF固定关断时间RT=270k9.
710.
812sVRTRT端电压1.
11.
251.
4VIRTRT端电流RT=270k5A工作电流IOFF关断电流VDIM<0.
4V90AIOP工作电流fOSC=50kHz200ADIM输入VDIMDIM端电压DIMfloating5.
2VVDIM_HDIM输入高电位2.
8VVDIM_LDIM输入低电位0.
8VVDIM_DCDIM控制亮度的直流电位范围0.
82.
8VRDIMDIM内部上拉电阻150kIDIM_LDIM输出电流VDIM=033A输出RSWSW端的RONVDD=12V0.
8ISWmean连续电流700mAILEAKSW漏电流0.
55A温度保护TSD关断温度150℃TSD-HYS迟滞温度20℃V.
1.
3第3页共14页AX2028功能说明AX2028是专门驱动LED的恒流控制芯片.
AX2028工作在连续电流模式的降压系统中,芯片通过控制LED峰值电流和纹波电流来实现LED平均电流的恒定.
AX2028仅需使用非常少的外部元器件就可实现恒流控制、模拟调光和PWM调光等功能.
连接在RT的电阻设定MOSFET的关断时间.
每个周期开始,MOSFET打开直到电感电流上升到峰值IP=VREF/RCS(mA).
这时MOSFET关断,关断时间由TOFF=4*105*RT(s)决定.
过了设定的关断时间,MOSFET又重新打开,这样周而复始的工作.
关断时间控制了纹波电流)Am(LV*T*10=ILEDOFF3R,LED平均电流ILED=IP-0.
5*IR(mA),对于串联固定LED个数的系统不随输入电压变化.
实际上对于固定系统来说,由于系统延时,实际的峰值电流随着输入电压的升高而升高,为了补偿这个峰值电流的变化,AX2028专门有一个管脚LN,用来检测输入电压,随着输入电压升高,降低基准电压VREF的值,LN和VDD的差值1V,基准电压VREF降低30mV.
这样就能保证系统在很宽的电压范围内恒流.
为了解决LED正向压降不同带来的LED纹波电流的偏差,建议在满足电流能力的前提下增大电感值,这样可以减小LED纹波电流对平均电流的影响.
为了达到系统效率最高,AX2028采用独特的共栅(源极)驱动功率MOSFET的方法,使得芯片的工作电流非常低.
同时把MOSFET开关损耗的电能通过馈电二极管给芯片供电,这样大大提高了系统的效率.
AX2028的管脚DIM可以接受模拟或PWM调光信号.
模拟调光的特性曲线如下图所示:AX2028还有过温保护、输出LED短路保护和输出LED开路保护功能.
非常适合对于系统效率要求很高的LED日光灯和投射灯等应用.
V.
1.
3第4页共14页AX2028典型工作特性PIN(W)VIN(V)POUT(W)VIN(V)输入电压vs输入功率输入电压vs输出功率IOUT(mA)VIN(V)Eff(%)VIN(V)输入电压vs输出电流输入电压vs系统效率PIN(W)TA(℃)POUT(W)TA()℃环境温度vs输入功率环境温度vs输出功率V.
1.
3第5页共14页AX2028IOUT(mA)TA()℃Eff(%)TA()℃环境温度vs输出电流环境温度vs系统效率IOUT(mA)VDIM(V)POUT(W)VDIM(V)调光电压(VDIM)vs输出电流调光电压(VDIM)vs输出功率应用示例以下针对国内电网情况,输出为18W(24串12并)的应用为例,来说明AX2028在LED驱动器中的设计方法和应用情况.
(转下页)V.
1.
3第6页共14页AX20281应用原理图AX2028-18WInput:176~265VACOutput:24串12并AX20282电源SPEC.
z输入电压:VIN=176~265Vz输入频率:FIN=50HzzLED电压:VLED=3.
2VzLED电流:ILED=20mAz系统效率:η=90%z功率因数:PF=0.
9z纹波系数:ΔIL=65%3相关参数计算及设定z输出电压:VOUT=24s*3.
2V=76.
8Vz输出电流:IOUT=12p*20Ma=240mAz输出功率:POUT=76.
8*240=18.
4Wz电感峰值电流:ILPK=240+(240*65%)=396mAz电感纹波电流:ILRP=2*(396-240)=312mAz关断时间:TOFF=10.
8SV.
1.
3第7页共14页AX20284关键盘元件参数设计:1)保险管FuseA)据其应用的地区,选择满足相应认证的保险管.
常见如下:美洲地区:UL(美国),CSA(加拿大);欧洲地区:CE(欧洲),VDE(德国),SEMKO(瑞典),IMQ(意大利);中国大陆:CCC日本地区:PSEB)额定电流:()[]mA297=2*%90*85.
0*176/20=η*PF*VP*2=IMINMIN_INMAX_OR实际应用的保险管电流须大于297mA.
C)I2*t:计算或测量出系统的浪涌电流.
根据相应的电流波形计算出I2*t的大小.
然后可据额定电流大小和I2*t从保险管生产商的产品目录中选出能满足要求的标号.
D)这里选择:慢断VDE500mA5.
5mm15mm2)滤波电容CE1CE2A)电容容量为提高系统的PF值,这里采用了逐流电路---串联充电,并联放电.
在设计中,需保证VBULK电压在任何时段都大于输出电压VOUT,通常预留25%的余量.
通过推导,可知:9.
38=)V*25.
1-V*707.
0(*f*6*ηD*I=CEMAX_OMIN_INMIN_INMINMAXOF这里VO_MAX取24*3.
6=86.
4VDC,DMAX=0.
8,VIN_MIN取176VAC,ηMIN=90%,fIN_MIN=50HzB)电容耐压因为逐流电路是串联冲电,所以电容两端的最高电压为:V187=265*414.
1*5.
0=V*22=VMAX_IN2/1CE这里选用200V耐压就够用了.
C)由于是并联放电,所以CE1,CE2在这里选用两个22F/200V105℃的电解电容.
3)主电感LBA)电感量mH6.
2=32.
08.
10*8.
76=T*ILrpV=LOFFOUTBV.
1.
3第8页共14页AX2028B)绕线线径D=1.
13*sqrt(IOUT/J)J:为电流密度,这里取6=1.
13*sqrt(0.
24/6)=0.
226mm这里取:0.
23mmC)磁芯由于工字电感的成本比较低,所以使用比较普遍.
但工字电感会有以下几个问题:z镍锌工字电感:对于镍锌由于磁芯的种类太多,初始磁导率从几十到一两千高斯.
若没有非常严格的产品检测,很难保证电感的性能.
如果选用此类电感,须对电感的磁芯指定具体磁芯厂家的具体型号.
z锰锌工字电感:对于锰锌,其初始磁导率问题虽没有镍锌那么严重,但有绝缘的问题.
如果选用这类的电感,磁芯要先涂一层绝缘层,然后磁芯加一个绝缘底座.
z磁路问题:由于工字电感的磁路为开环状态,所以其抗干扰问题会比较突出,尤其是在金属材料作为灯管的应用中.
所以我们建议使用EE型或环形的锰锌磁芯来制作电感.
这里使用EE-13为电感.
在用0.
23mm绕245Ts的情况下,其Bm值为2445Gs4)开关管QBA)耐压需大于最高输入电压时的峰值.
V71.
374265414.
1V2VMAX_INDS=*=*=B)电流开关管中的有效值为:A64.
0=70*9.
07.
20*2=η*VP*2=IMINMIN_OMAX_ORMS_S考虑降额值(选25%)IMOS=0.
64*1.
25=0.
8AC)为提高系统效率,可选择电流更大些(Rdson小)的MosFET.
D)这里选择ST公司的STD2HNK60Z-1(IPAK封装)5)继流二极管DBA)耐压需大于最高输入电压时的峰值.
V71.
374=265*414.
1=V*2=VMAX_INDSB)电流开关管中的有效值为:A64.
0=70*9.
07.
20*2=η*VP*2=IMINMIN_OMAX_ORMS_DV.
1.
3第9页共14页AX2028考虑降额值(选25%)IDB=0.
64*1.
25=0.
8AC)由于DB工作于高频状态,尽量使用超快恢复二极管.
D)这里选择Onsemi公司的MUR160(DO-15封装).
6)采样电阻RCSA)阻值63.
0=396250=IV=RPK_LREFCSB)额定功率PRCS=0.
252/0.
63=0.
099WC)这里选择SMD_0805_1.
91Ω±1%_3并.
7)TOFF时间设置电阻RTRT=TOFF/(4*105)=270k这里选择SMD_0805_270K±1%8)启动及前馈补偿电阻RST1-2,RLNA)对于启动k1760A100176IVRRMAX_STMIN_INLNST===+这里选择RST1,RST2为510k,B)对于前馈补偿对于内部补偿系数,选择k≈0.
1%k02.
1%1.
01020RkRSTLN=*=*=这里RLN选1.
0k.
9)调光脚可以用进行模拟调光和PWM调光两种.
对于模拟调光,只需要外接一个150K的电位器就可以实验0~100%调光.
对于PWM调光,建议的调光频为270Hz.
在不用的情况,只要悬空即可.
V.
1.
3第10页共14页AX20285附LED日光灯方案测试结果输入电压(VAC)输入电流(mA)输入功率(W)功率因数输出电压(V)输出电流(mA)效率(%)应用方案一(12串12并,输入85~264VAC)881169.
30.
90736237.
191.
78%991059.
20.
8936232.
490.
94%110949.
10.
8836230.
992.
36%1218490.
8873623092%1327790.
89336228.
591.
4%154648.
90.
91536227.
291.
9%176568.
90.
9236225.
391.
13%198498.
90.
91336223.
290.
28%220469.
20.
90236224.
6887.
92%242439.
30.
87836223.
4986.
51%264409.
30.
8653622386.
32%应用方案二(24串6并,输入176~264VAC)176659.
60.
8570126.
692.
31%198569.
50.
86570124.
591.
74%220509.
50.
87570124.
591.
74%242459.
70.
88770124.
589.
85%264409.
70.
97012489.
48%应用方案三(24串12并,输入176~264VAC)176110180.
9270235.
791.
66%1989917.
90.
9270234.
791.
78%2208918.
30.
9370232.
688.
97%2428118.
30.
9270230.
588.
17%2647318.
30.
9270228.
387.
33%V.
1.
3第11页共14页AX2028典型应用线路图AX2028V.
1.
3第12页共14页AX2028封装外形图和尺寸SOP8mminches符号最小值最大值最小值最大值A1.
3501.
7500.
0530.
069A10.
1000.
2500.
0040.
010A21.
3501.
5500.
0530.
061b0.
3300.
5100.
0130.
020c0.
1700.
2500.
0060.
010D4.
7005.
1000.
1850.
200E3.
8004.
0000.
1500.
157E15.
8006.
2000.
2280.
244e1.
270(BSC)0.
050(BSC)L0.
4001.
2700.
0160.
050θ0°8°0°8°V.
1.
3第13页共14页AX2028V.
1.
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