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芯片应用手册
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SSL8516T中文规格书

万正芯源 声明

 

深圳万正芯源有限公司是一家专业的电源技术方案设计公司,提供各类电源产品方案选型,设计,技术支持服务以及相关电子元件配套代理,介绍并分享电力电子方面最新技术前沿,以及电子产品相关资料的中英文互译服务,期待与您诚信合作!此资料仅为万正芯源研发设计使用,万正芯源不对此资料中的错误及更新负责,所有资料如果在参考时如有异议,均以原厂英文资料为准,如有问题,请通过如下多种途径联系我们。

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

万正芯源 声明................................................................................................................... 1

       ....................................................................................................................... 3

英语专业术语缩写........................................................................................................ 6

一般描述....................................................................................................................... 8

特色.............................................................................................................................. 8

2.1  独有特点............................................................................................................. 8

2.2  节能特点............................................................................................................. 9

2.3 PFC节能特点........................................................................................................ 9

2.4 反激变换器节能特点............................................................................................ 9

2.5 保护功能............................................................................................................... 9

 3 应用场合....................................................................................................................... 9

4 订购信息......................................................................................................................... 9

5 原理框图......................................................................................................................... 9

6 引脚信息....................................................................................................................... 10

6.1 引脚分布............................................................................................................. 10

6.2引脚功能描述...................................................................................................... 11

功能描述..................................................................................................................... 12

7.1一般控制.............................................................................................................. 12

7.1.1  启动以及欠压锁定保护UVLO................................................................. 12

7.1.2  省电模式................................................................................................. 15

7.1.3  供电管理................................................................................................. 15

7.1.4  锁死功能................................................................................................. 15

7.1.5 锁死保护快速复位.................................................................................... 15

7.1.6 过温保护................................................................................................... 15

7.2 PFC电路.............................................................................................................. 15

7.2.1 ton控制(PFCCOMP引脚)............................................................................ 15

7.2.2 谷底检测和退磁检测(PFCAUX引脚).......................................................... 16

7.2.3 频率限制................................................................................................... 16

7.2.4 输入市电补偿(VINSENSE引脚).................................................................. 16

7.2.5 软启动(PFCSENSE引脚)............................................................................. 16

7.2.6  PFC开通关断控制................................................................................... 17

7.2.7  PFC关断延时(PFCTIMER引脚)............................................................ 17

7.2.8  过电流保护(PFCSENSE引脚)............................................................... 18

7.2.9  市电欠压锁死/掉电保护(VINSENSE引脚)........................................... 18

7.2.10 过电压保护(VOSENSE引脚)................................................................ 18

7.2.11 PFC开环保护(VOSENSE引脚).............................................................. 18

7.2.12 PFC驱动(PFCDRIVER引脚)................................................................... 19

7.3 反激控制器......................................................................................................... 19

7.3.1 多种工作模式........................................................................................... 19

7.3.2 谷底开关(HV引脚).................................................................................... 20

7.3.3 电流模式控制(FBSENSE引脚).................................................................... 21

7.3.4 退磁检测(FBSENSE引脚)........................................................................... 22

7.3.5 反激变换器控制/定时功能(FBCTRL引脚).................................................. 22

7.3.6 软启动功能(FBSENSE引脚).................................................................. 24

7.3.7 最大导通时间........................................................................................... 25

7.3.8 过压保护(FBAUX引脚).............................................................................. 25

7.3.9 过流保护(FBSENSE引脚)........................................................................... 25

7.3.10 过功率保护............................................................................................. 26

7.3.11 驱动输出(FBDRIVER引脚)........................................................................ 26

8  极限值......................................................................................................................... 27

9  热学数据..................................................................................................................... 28

10 电气特性参数.............................................................................................................. 28

11 应用说明..................................................................................................................... 35

12 封装............................................................................................................................ 37

14 参考资料..................................................................................................................... 39

15  深圳万正芯源有限公司联系方式.............................................................................. 39

16  万正芯源版权声明.................................................................................................... 40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

文档标题: NXP-SILERGY SSL8516T  GreenChip PFC+反激式 集成控制器 规格书解读以及中文翻译

 

 

注:

  • Geenchip NXP 相关芯片的一个商标号,意为节能/高效

  • 1:本资料中的burst mode可以理解为 突发工作模式,或是跳周期模式,间歇工作模式,翻译中基本用突发工作模式代替

  • 2:本资料中的Green mode可以理解为节能模式

  • 3:本资料中红色字体是需要修正或是进一步讨论的内容

  • 关于override overrul 的翻译

  • 1 He overrode my suggestion.-- He used another instead   重新推翻,用另一个办法

  • 2 He overruled my suggestion.-- He negated it.  忽略/不采用

     

    原文资料版本:2014-05-05 V1 (by NXP, 现此产品线被Silergy矽力杰收购)

    中文版本:2017-04-29  V1  (eric@allgpc.com)

     

     

英语专业术语缩写

 

缩写词

描述

AC

Alternate Current  交流电

DC

Direct Current  直流电

DCM

Discontinuous Conduction Mode  断续工作模式

EMI

ElectroMagnetic Interference  电磁干扰

FR

Frequency Reduction  频率降低

GND

Ground   

GSM

Global System for Mobile   communications

HV

High-Voltage  高压

IC

Integrated Circuit  集成电路

IEC

International Electrotechnical   Commission

LED

Light Emitting Diodes  发光二极管

MHR

Mains Harmonics Reduction  电源谐波抑制

MOSFET

Metal Oxide Semiconductor Field Effect   Transistor 金属氧化物半导体场效应晶体管

NTC

Negative Temperature Coefficient  负温度系数

OCP

OverCurrent Protection  过电流保护

OPP

OverPower Protection  过功率保护

OTP

OverTemperature Protection  过温保护

OVP

OverVoltage Protection  过电压保护

PCB

Printed-Circuit Board  印刷电路板

PF

Power Factor  功率因数

PFC

Power Factor   Converter/Controller/Correction 功率因数转换器/控制器/校正

QR

Quasi-Resonant  准谐振

RMS

Root Mean Square  均方根

SMPS

Switched Mode Power Supply  开关电源

SO

Small Outline  小型化封装

SOI

Silicon-On-Insulator  绝缘硅基

SSL

Solid-State Lighting  固态照明

THD

Total Harmonic Distortion  总谐波失真

UVLO

UnderVoltage LockOut  欠压锁定

ZCS

Zero Current Signal   零电流信号

 

一般描述

Greenchip是最新一代绿色节能型开关电源(SMPS)控制芯片。SSL8516T集成了一个功率因数校正控制器和一个反激变换器。高度集成的设计,可以方便地使用较少的外部元件设计出高性价比的LED驱动电源。

PFC控制器工作于准谐振(QR)模式是电流断续模式(DCM),并采用谷底开关技术。

IC内置的特殊节能功能能够在所有功率等级内实现很高的转换效率。在大功率水平,反激变换器工作于QR模式或是DCM谷底开关模式。在中等功率大小,反激控制器会降低工作频率,即进行降频工作模式(FR),从而限制了峰值电流到一个可调节的最小值。这样可以保证一方面避开变压器的音频噪声,同时也提高效率。在轻载低功率模式下,PFC开关关断以维持高的效率。在所有工作模式下,变换器 均采用了谷底开关的方式。

SSL8516T是一个多模组芯片(MCM),它包含有二个芯片。专有的高压BCD8000制程技术可以实现从全范围市电输入时整流后直接启动,这样启动可以减少损耗从而提高 效率。另一个硅基绝缘(SOI)低压芯片用来实现为精确,快速的保护和相关控制功能。

SSL8516T适应于25-300W等级的LED照明类电源设计,其设计简单,转换效率高,从而广泛用于大功率级LED驱动电源设计。

LED电源设计可以充分利用此IC的高集成度,根据此IC设计的LED驱动电源可以满足IEC61000-3-2 C类谐波要求(哪怕在很宽的输入电压范围,以及很大的功率等级范围内)。

注:本规格书中的所有参数,除非特别说明均指典型值,

 

     

特色

2.1  独有特点

  • 集成PFC和反激变换控制器

  • 支持90-305VAC下通用全球输入电网范围

  • 固定BOOST PFC(带有精确最大输出电压控制)--- NXP专利控制方式

  • 高集成度,这样可以用极少的外部元件来实现高性价比的电源设计

  • 外部PFC开通/关断超越控制

  • 可调节的PFC开关管导通和关断控制(对此技术NXP已进行专利提交)

     

2.2  节能特点

  • 片上启动电流源

  • 省电模式功能以实现超低的待机功耗

     

2.3 PFC节能特点

  • 谷底/零电压开关ZVS以达到最小开关损耗---NXP专利技术

  • 频率限制技术以减少开关损耗

  • 当反激变换器的负载很低时,PFC会检测到并停止工作

     

2.4 反激变换器节能特点

  • 谷底开关以达到最小开关损耗---NXP专利技术

  • 在轻载时,降频工作,同时最小峰值电流可调,这样可以维持在轻载时的效率

     

2.5 保护功能

  • 系统故障条件下进入安全重启模式

  • 对于PFC和反激变换器都采用退磁检测,这样来实现连续模式保护(NXP专利)

  • 欠压保护UVP(在过载时采用折返式保护)

  • 精确的过电压保护OVP 包括PFC和反激变换器,其中反激变换器OVP点是可调节的

  • 输入电压独立的过功率保护OPP

  • 对于PFC和反激都有开环保护,反激上的开环保护是安全自动重启保护

  • 过温保护OTP

  • 二个变换器都有较低的可调的过电流保护水平OCP

  • 通用的输入锁死保护,如用来系统级别的过温保护OTP


3 应用场合

IC可以用于设计高性价比的离线式AC-DC LED驱动电源,功率范围为25W-300W

 

4 订购信息

1  产品订购信息

料号

封装

版本

SSL8516T

S016

SOT109-1

 

5 原理框图

1 SSL8516T原理框图

6 引脚信息

 

6.1 引脚分布

 

2 SSL8516T引脚分布

 

6.2引脚功能描述

2 引脚功能描述

符号

引脚

引脚功能描述

VCC

1

供电电压

GND

2

FBCTRL

3

反激变换器控制引脚

FBAUX

4

反激变换器的辅助绕组,用来进行退磁计时并作为OVP

LATCH

5

通用保护引脚

PFCCOMP

6

PFC频率补偿

VINSENSE

7

电网电压检测

PFCAUX

8

PFC变换器的辅助绕组,用来进行退磁计时

VOSENSE

9

PFC输出电压检测

FBSENSE

10

反激变换器电流检测

PFCSENSE

11

PFC变换器电流检测

PFCDRIVER

12

PFC门极驱动

FBDRIVER

13

反激变换器门极驱动

PFCTIMER

14

PFC超越控制以及关断延时计时器

HVS

15

高压绝缘用,不作连接

HV

16

高压启动,以及反激谷底检测

 

 

功能描述

7.1一般控制

SSL8516T包含了一个PFC控制器和一个反激变换器控制器,其典型的应用图如图3所示。

3 SSL8516T典型应用图

 

7.1.1  启动以及欠压锁定保护UVLO

在最初始时,Vcc引脚上的电容是通过HV引脚的市电供电来进行充电。

Vcc电压小于Vtrip时,充电电流为Ich(low),这个比较小的电流可以在当Vcc引脚短路到地时对IC进行保护。同时为了加速启动,当Vtrip超过以后,这个充电电流变为Icn(high),直到Vcc达到启动电压阈值Vstartup。除了在启动过程时,另外当Vcc电压在Vth(UVLO)Vstartup之间时,充电电流变为Ich(low),这样就在故障安全启动时保证一个低的开启占空比。

Vcc低于到2V时,IC复位。在下一次启动过程中,当Vcc电压在Vth(UVLO)Vstartup之间时,充电电流为Ich(high)

Vcc电压超过Vstatup水平时,IC内部控制逻辑会激活内部电路并同时关断HV充电线路。首先,LATCH引脚的电流 源被激活,同时PFCSENSEFBSENSE引脚上的软启动电容被充电,同样PFCCOMP引脚的钳位电路与被激活。

只有当如下条件满足时,PFC电路才会被激活:

LATCH引脚电压超过Ven(LATCH)电压水平

PFCCOMP引脚充电电流要跌到Ien(PFCCOMP)绝对值以下

PFCSENSE引脚上的软启动电容被充电

如果FBSENSE上的软启动电容充电,反激变换器即被激活。反激变换器的输出电压即被调节到正常的额定输出电压水平。同时辅助绕组开始给IC进行供电(如图4所示)。

如果在启动过程中,LATCH引脚电压没有在Vcc电压升到Vth(UVLO)之前达到Ven(LATCH)大小的话,LATCH引脚输出则失效禁用。充电电流线路再次会开通。

当反激变换器开始工作时,VFBCTRL上的电压时刻被监控。如果输出电压没有在特定的时间内达到预期的值的话,VFBCTRL会达到Vto(FBCTRL)大小。即会有一定的误差出现。同时会初始化安全重启。

当安全重启或是锁死保护触发后,PFC和反激变换器都停止开关动作,同时Vcc电压会跌到Vth(UVLO)水平。对于锁死保护的话,会通过HV引脚以Ich(low)的电流向CVCC电容充电,但是不会重启变换器。为了提供安全重启保护,充电是再次通过HV引脚以Ich(low)的电流充电,这样IC重启(见图1所示)。

如果PFC电路出现了OVPVVOSENSE>VOVP(VOSENSE)), PFC控制会关掉开关管,直到VVOSENSE<VOVP(VOSENSE)。如果检测到了输入电压欠压保护,即VINSENSE>Vstop(VinSENSE)PFC控制器也会关掉开关管直到VINSENSE<Vstop(VinSENSE)PFC变换器的OVP以及UVP都不会关掉反激变换器的开关管。

Vcc引脚电压跌到UVLO电压以下时,PFC和反激控制器都停止工作并进入安全重启模式。在这个模式下,Vcc引脚电容仍旧通过HV引脚以Ich(low)大小 的电流进行再度充电。

系统启动时序,正常工作时序,以及重启时序

 

7.1.2  省电模式

通过将VVINSENSE电压拉到低于Vth(pd)电压,即可实现省电模式。SSL8516T停止工作,并安全重启保护被激活。在省电模式下高压启动电流源也被禁用。除非当VVINSENSE电压升高,不然SSL8516T不会重启。

在省电模式下,除了VINSENSE引脚上的电压检测电路工作外,所有内部电路都禁用了。这个电压检测电流是通过HV引脚的来提供12uA的偏置电流来维持工作。

 

7.1.3  供电管理

IC内部的基准电压产生于一个带温度补偿并经调整后的片上带隙电路,内部参考电流电源产生于一个带温度补偿并经调整后的片上电流参考电路。

 

7.1.4  锁死功能

LATCH引脚是一个通用的输入引脚,以用来关掉二个控制器。此引脚能够提供一个30.5uA的电流IO(LATCH),当VLTACH电压<494mV时,关掉二个控制器,并触发锁死保护。可以通过将VccHV引脚上的电压释放掉来进行系统复位,或是通过快速锁死复位功能来实现恢复。参考7.1.5的内容。

在初始化启动时,此功能是禁止的直到LATCH引脚被充电582mV以上。此引脚处没有任何内置滤波器。但引脚有一个内置1.75V的钳位,用来防止引脚电压过高。

 

7.1.5 锁死保护快速复位

在典型应用场合,可以简单地断开输入市电来复位锁死保护。在这种情况下,储能电容Cbulk不需要放电。

VINSENSE电压跌到750mV以下然后再上升到860mV时,锁死保护即被复位。

当然,也可以将VCCHV引脚上的电压释放来实现锁死复位。

 

7.1.6 过温保护

IC内部有精确的过温保护功能。当结温超过热关断温度点时,IC会停止工作。当OTP触发后,CVCC电容不会通过HV电压进行再次充电。如果Vcc供电电压不足的话,OTP线路会通过HV引脚来供电。

OTP也是一种安全重启保护。

 

7.2 PFC电路

PFC电路工作于准谐振QR模式,或是谷底开关的DCM模式。只有当上一次二侧测开通过程结束后,并且PFC MOSFET上的电压达到其最小值的时候,才会进行下一次原边侧的导通。

VPFCAUX是用来检测变压器的退磁,以及检测PFC MOSFET上的最小电压。

 

7.2.1 ton控制(PFCCOMP引脚)

PFC电路采用Ton控制方式,这样可以很容易满足C类照明设备的谐波要求。

VPFCCOMP用来检测PFC的导通时间,VVOSENSE为跨导放器的输入引脚,其输出的电流进入PFCCOMP引脚。VVOSENSE调节电压为2.5V。连接在PFCCOMP引脚和跨导放器之间的补偿网络用来决定PFC控制的动态响应行为。

如果PFC工作在OVP水平附近的话,PFC的导通时间会迅速降低到零。

为了加快响应速度,减少响应时间,如负载变动时,PFCCOMP引脚电压在PFC工作时被钳位在最小值1.19V。这个钳位可以防止导通时间增加过多,并在负载再次减小时优化PFC的响应时间。

 

7.2.2 谷底检测和退磁检测(PFCAUX引脚)

PFC MOSFET在变压器退磁后即开通,连接到PFCAUX的线路可以检测到二次导通结束时的信号。同样也可以检测PFC MOSFET二端的电压。为了减少开关损耗并抑制EMIMOSFET仅在PFC MOSFET二端电压在最小值(谷底开关)时才开通。

如果PFCAUX引脚上没检测到退磁信号,控制器会在上一次PFC门极信号后,产生一个48uS零电流信号ZCS

如果PFCAUX引脚上没有检测到谷底信号,控制器会在退磁检测后产生一个4.2uS的谷底信号。

为为保护 内部电路,如雷击时,可以在PFCAUX引脚上串入一个5KOhm的电阻。而为了防止干扰导致的误检测,需要将这个电阻在布板时尽量靠的芯片。

 

7.2.3 频率限制

为优化变压器和减少开关损耗,开关频率被限制在fsw(PFC)max。如果QR模式时频率超过这个值,系统会切换到DCM模式。此时PFC MOSFET仅在MOSFET二端电压最低时才开通(谷底开关)。

 

7.2.4 输入市电补偿(VINSENSE引脚)

PFC的传递函数上看,它包含有电网电压的平方项,在典型应用场合,这会导致PFC带宽很低(在低电网电压时)。

为了补偿电网输入电压的影响,SSL8516T包含了一个校正电路。VINSENSE引脚测量得到电压的平均输入电压,并将这个信息送到内部补偿电路中。利用这个补偿,则可以实现在整个输入电压范围内调节环带宽为常数。这个特点即可以在负载阶跃时仍有快速的响应,同时符合C类总谐波要求。

 

7.2.5 软启动(PFCSENSE引脚)

为了防止变压器在启动或是打嗝时有可闻音频噪声,IC采用了软启动功能,即缓慢增加变压器的峰值电流。将一个电容CSS1RSS1并联即可实现软启动功能,见图5,内部的电流源会对此电容进行充电:

此充电电压限制在Vstart(soft)PFC大小。

软启动电压大小和时间常数可以通过更改RSS1CSS1的值来调节。

PFCSENSE引脚电压<0.5V时,充电电流Istart(soft)PFC流过。如果VPFCSENSE电压超过0.5V时,软启动电流 源即会限制充电流Istart(soft)PFC。当PFC开始工作时,Istart(soft)PFC电源源关断,如图5所示。

5 PFC软启动功能

 

7.2.6  PFC开通关断控制

当反激变换器输出功率是低的时候(见7.3节),反激变换器切换到降频模式。当反激频率降到低于fsw(fb)swoff(PFC)=53KHZ时,PFC电路即被关掉以维持较高的效率。在PFCTIMER引脚上接一个电容(7.2.7)可以将PFC关断延时一段时间。

在低功率模式下和启动时(当PFC是禁用的时候,如空载),PFCCOMP引脚是被钳位在一个最小电压3.32V或是1.18,或是钳位在最大电压3.75V。最小钳位电压取决于Vvinsense的电压大小。这个电压限制了最大传输功率。上限钳位电压可以确保PFC在一个有限的时间内从低功率模式恢复到正常调节点。

 在降频模式下,当反激变换器频率超过fsw(fb)swon(PFC)=73KHZ ,PFC电路开始工作。如果反激变换器的占空比大于50%或是VFBCTRL>3.75VPFC电路也会开始工作。

 

7.2.7  PFC关断延时(PFCTIMER引脚)

当在降频模式时,反激工作频率小于fsw(fb)swoff(PFC)=53KHZ时,芯片会向PFCTIMER引脚注入一个4.7uA大小的电流。当VPFCTIMER电压达到3V时,PFC通过软停止方式关断。

当反激频率大于fsw(fb)swon(PFC)=73KHZ时,PFCTIMER引脚通过一个开关进行放电。同时,PFC级也会开通。

PFCTIMER引脚上连接一个电容的话可以防止PFC由于负载动态变换下误关断。推荐值为1nF,这样可以防止噪声干扰PFC的正常开关。

PFCTIMER引脚电容在PFC开通,并反激工作频率超过53K时也会进行放电。这样可以防止PFC由于负载动态变化而产生开关切换,并导致反激工作于fsw(fb)swoff(PFC)fsw(fb)swon(PFC)频率之间重复变化。

也可以通过外部方式控制PFC开关。当VPFCTIMER电压低于1.03V时,PFC开通。当PFCTIMER引脚电压拉到4.4V以上时,PFC级关断。外部控制优先于(超越控制)PFC级的控制(见图6所示)。

PFCTIMER引脚内部有一钳位电路,钳位电压在10V左右,电流流通能力为0.1mA

利用PFCTIMER引脚来控制PFC的导通和关断

 

7.2.8  过电流保护(PFCSENSE引脚)

通过逐周期监测外部检测电阻Rsense1上的电压来实现最大峰值电流保护,检测引脚为PFCSENSE引脚。

 

7.2.9  市电欠压锁死/掉电保护(VINSENSE引脚)

为了防止PFC在市电电压很低时仍然工作,Vvinsense上的电压连续测量着。当它跌到Vstop(VINSENSE)电压以下时,PFC即停止工作。

 

7.2.10 过电压保护(VOSENSE引脚)

 为了防止在负载阶跃或是输入瞬变时PFC输出出现过压,IC内置了过压保护电路。

Vvosense电压超过VOVP(VOSENSE)时,PFC电路停止工作防止进一步破坏。当VOSENSE引脚跌掉VOPV(VOSENSE)电压以下时,PFC会重新开启。

如果VOSENSE引脚和地之间的电阻断开时,也会触发OVP

 

7.2.11 PFC开环保护(VOSENSE引脚)

除非VVOSENSE引脚电压大于Vth(start)(VOSENSE)电压,不然PFC不会重新开启。这样可以保护当PFC开环或是VOSENSE短路故障。

 

7.2.12 PFC驱动(PFCDRIVER引脚)

ICPFC级驱动能力:PFCDRIVER引脚电压为10V高电平时,其灌电流能力(即IC向外提供的电流) 500mA,同样,当PFCDRIVER引脚电压为2V低电压时,抽取电流的能力(即外部流进IC内部的电流)为1.2A。这样的驱动能力足够可以保证功率MOSFET的快速开关,以实现很高的效率。

译者注:英文规格书原文是错误的,弄反了描述。

 

7.3 反激控制器

SSL8516T包含有一个反激控制器,它工作于QR模式或是谷底开通的DCM模式。反激变换器的变压器辅助绕组提供退磁检测,并在IC启动后给IC供电。

 

7.3.1 多种工作模式

SSL8516T反激变换器可以工作于多种模式下,如图7所示:

7 种工作模式

在高功率输出时,变换器工作于QR模式。只有变压器退磁完成后并检测到谷底时才会进行第二次开通。在QR模式中,开关损耗被减少到最小。原因即是检测到MOSFET二端的电压最小时再开通开关管,参见7.3.2节。

在所有的工作模式下都是进行谷底开关。

为了防止在较轻的负载时工作频率太高,QR模式会切换到DCM模式,在DCM模式下,谷底会跳过。变换器限制了频率的目 的是为了减少MOSFET的开通损耗,并减少传导EMI

在中等以及低功率负载时,控制器进行降频模式。此时压控制振荡器VCO控制工作频率。在降频工作模式下,初级峰值电流被维持在一个可调节的最小值,这样以维持高的效率。同样,在这个模式下,仍然能够进行谷底检测。

在降频模式下,如果反激频率降到53KHZ以下并VPFCTIMER达到3V时,PFC级会关断。 反激的最大工作频率的是与控制电压VFBCTRL电压呈线性变化,如图8。同时加入一定的滞环以确保PFC稳定的关断和开通。在空载工作时,开关频率被降低到接近0

8 反激频率控制

 

7.3.2 谷底开关(HV引脚)

当外部MOSFET开通时,一个新的开关周期就开始了。VFBSENSE以及VFBCTRL电压决定 了导通时间。MOSFET关断后,次级侧导通准备开始,如图9所示。当次级侧开通后,MOSFET漏极电压会出一个振荡,其频率近似为:

LP是反激变换器变压器的初级电感量,Cd是漏极处所有的节电容。

当次级侧导通结束后,IC内部的振荡器电容再次变成了高电压,电路会一直等待到最低漏极电压出现,然后再会开通原边。图9给出来了漏极电压,谷底信号,次级侧导通信号,以及内部振荡信号。

谷底开关的好处在于在高频工作时,容性开关损耗得到降低(方程4)。这样让用较小的经济的磁性元件成为可能。

 

9 谷底开关信号

 

7.3.3 电流模式控制(FBSENSE引脚)

反激变换器采用的是电流模式控制方式,这样有较好的线性调整率。

FBSNSE引脚用来感应原边电流,并与IC内部控制电压进行比较。而内部控制电压则正比于VFBCTRL电压,如图10所示。

FBSENSE引脚输出电流的能力为2.1uA。这个电流从FBSENSE引脚流出经过Rsense2和其他电阻,从而在上面建立起一个偏移电压。电阻RSS2起主导作用,因为RSENSE2相对来说很小。利用这个偏移电压,反激变换器的最小峰值电流可以调节。调节最小值峰值电流,可以改变降频的斜率,如图7所示。

10  反激部分峰值 电流控制

 

7.3.4 退磁检测(FBSENSE引脚)

系统总是工作于QR或是DCM模式。内部时钟振荡器只有在上一次次级侧导通结束后才重新开通初级侧。

退磁检测可以逐周期对输出短路进行保护,一旦发现短路,系统马上进行降频操作(将关断时间增长)并降低输出功率。

在第一个2.2uStsup(xfmr_ring)时间内,退磁检测是屏蔽的。这个禁用是有必要的,特别是在低压输出场合,在启动过程中,以及在变压器漏感很大的时候。

如果FBAUX引脚是开路或是不接时,变换器认为这是故障状态并马上关断。当地图状态移除后即会进入重启。

7.3.5 反激变换器控制/定时功能(FBCTRL引脚)

FBCTRL引脚是连接到内部的7V电压源上(通过一个内部13.2K的电阻连接)。当VFBCTRL>5.5V时,这个电阻断开连接。这个引脚其偏置电流为29uA。当VFBCTRL>7.75V时,测会认为是出现了故障,变压器停止开关并会进入重启。

如果在此引脚连接一个电容和电阻相串联,可以得到一个延/定时功能,这可以用来保护系统开环。见图11和图12。同样,将一个电阻(200K)从FBCTRL引脚接到地可以禁用这个定时功能。

如果此引脚短路到地的话,则反激变换器会停止开关。

在正常工作时,变换器会持续调节输出电压。VFBCTRL电压从0.54V(最小输出功率时)变化到4.9V(对应最大输出功率)

11 延时/定时保护电路

12 SSL8516T定时保护(信号)以及安全重启过程

 

7.3.6 软启动功能(FBSENSE引脚)

为了防止在启动时变压器产生噪声,软启动功能会慢慢增加原边峰值电流。可以将一个电容CSS2和一个电阻RSS2并联来实现软启动功能,如图13所示。

IC内部的电流源会向这个电容充电:

最大电压充到为0.55V

Vcc达到Vstartup电压大小时,软启动电流Istart(soft)fb开关接通。当VFBSENSE电压达到0.55V时,反激变换器开始工作。

VFBSENSE<0.55V时,充电电流Istart(soft)fb会流向电容充电。如果VFBSENSE电压超过0.55V,软启动电流源会开始限制这个充电电流。当反激变换器完全开启后,软启动电流源则被关断。

13 反激变换器软启动功能

 

 

7.3.7 最大导通时间

反激变换器限制了MOSFET最大导通时间为最大38.5uS。当导通时间超过此值的时候,IC会停止工作并进入安全重启状态。

 

7.3.8 过压保护(FBAUX引脚)

Greenchip系列芯片中都加入了OVP功能。在SSL8516T中,辅助绕组的电压是通过检测电流流过FBAUX引脚时产生的电压(在次级侧开通时)。辅助绕组上的电压是精确手复制了输出电压。IC内部存在一个滤波器以过滤掉电压尖峰毛刺。

IC内置有一个升降计数器用来防止在ESD或是雷击时OVP误动作。当在一个开关周期里,输出电压超过OVP电压点时,内部计数器会增加一个数(向上计一个数)。而在一个开关周期里,输出电压没有超过OVP电压点时,内部计数器会减少二个数(向下计二个数)。当计数器计数达到六的时候,IC会认为这是一个真实的OVP发生并触发安全重启保护。

退磁电阻,RFBAUX用来设定输出电压以决定OVP何时触发。

 

NS是二次侧绕组的圈数,Naux为辅助绕组的圈数。电流Iovp(FBAUX)IC 调节的。

可以通过调整变压器匝比和RFBAUX的值来精确调节OVP检测/保护。

 

7.3.9 过流保护(FBSENSE引脚)

Rsense2电阻用为原边峰值电流采样,逐周期进行精确采样保护。通过设定VFBCTRL电压值,可以限制VFBSENSE电压的大小。参考7.3.3节,同样在前沿消隐时间tleb=Ton(fb)min-td(DFBDRIVER)内,这个功能被禁用了,这样可以有效防止开关尖峰毛刺导致产生的误动作。

14 OCP前沿消隐技术

 

 

7.3.10 过功率保护

在反激变换器原边开通时,反激变压器输入电压是通过监测FBAUX引脚的电流来得到。

这个电流信号用来限制反激变换器的最大峰值电流,它通过FBSENSE引脚测量得到。

15 过功率保护曲线

 

7.3.11 驱动输出(FBDRIVER引脚)

IC反激变换器的驱动能力:FBDRIVER引脚电压为10V高电平时,其灌电流能力(即IC向外提供的电流) 500mA,同样,当FBDRIVER引脚电压为2V低电压时,抽取电流的能力(即外部流进IC内部的电流)为1.2A。这样的驱动能力足够可以保证功率MOSFET的快速开关,以实现很高的效率。

译者注:同样英文规格书原文是错误的,弄反了描述。

 

极限值

3: 极限值

遵循IEC60134标准:半导体器件的额定值/最大值定义

符号

参数

测试条件

最小值

最大值

单位

电压

VCC

供电电压

-0.4

+38

V

VLATCH

LATCH引脚电压

电流限制

-0.4

+10

V

VFBCTRL

FBCTRL引脚电压

-0.4

+9

V

VPFCOCOMP

PFCCOMP引脚电压

-0.4

+5

V

VVINSENSE

VINSENSE引脚电压

电流限制

-0.4

+10

V

VVOSENSE

VOSENSE引脚电压

电流限制

-0.4

+10

V

VPFCAUX

PFCAUX引脚电压

-25

+25

V

VFBSENSE

FBSENSE引脚电压

电流限制

-0.4

+5

V

VPFCSENSE

PFCSENSE引脚电压

电流限制

-0.4

+10

V

VPFCTIMER

PFCTIMER引脚电压

电流限制

-0.4

+10

V

VHV

HV引脚电压

-0.4

+650

V

电流

IFBCTRL

PFCTRL引脚电流

-3

0

mA

IFBAUX

FBAUS引脚电流

-1

+1

mA

IPFCSENSE

PFCSENSE引脚电流

-1

+10

mA

IFBSENSE

FBSENSE引脚电流

-1

+10

mA

IFBDRIVER

FBDRIVER引脚电流

δ< 10%

-0.8

+2

A

IPFCDRIVER

PFCDRIVER引脚电流

δ< 10%

-0.8

+2

A

IPFCTIMER

PFTIMER引脚电流

-1

+0.1

mA

IHV

HV引脚电流

启动时和重启时

-

8

mA

δ=3%, 由于HV引脚上存在dv/dt

-15

+30

mA

一般参数

Ptot

总功耗

Tamb<75

-

0.6

W

Tstg

存储温度

-55

+150

Tj

结温

-40

+155

ESD

VESD

静放放电电压

人体模型

1脚到14[1]

-2

2

kV

16[1]

-1.5

1.5

kV

充电组件模型

-500

500

V

[1] 等效于100pF电容通过1.5K的串联电阻放电

 

热学数据

4:  热学特性

符号

参数

条件

典型值

单位

Rth(j-a)

结到环境热阻

自由空气,JEDEC标准测试板

127

K/W

Rth(j-c)

结到外壳热阻

自由空气,JEDEC标准测试板

36

K/W

 

 

10 电气特性参数

如无特殊说明,所以参数测试条件为:环境温度25度,VCC=20V,所有电压参考均为对地2脚,电流方向:电流流进IC为正。

符号

参数

条件

最小值

典型值

最大值

单位

启动电流源(HV引脚)

IHV

HV引脚电流

VHV>75V

 VCC<Vtrip

0.9

1.1

1.3

mA

Vth(UVLO) < VCC <Vstartup;   启动初始化

4

5

6

mA

Vth(UVLO) < VCC < Vstartup,重启

0.8

1

1.2

mA

Vtrip < VCC < Vth(UVLO)

4

5

6

mA

辅助绕组供电

-

-

1.5

uA

在省电模式下,VCC=0V

5

12

25

uA

VBR

击穿电压

650

-

-

V

供电管理(Vcc引脚)

Vtrip

断开电压

0.5

0.6

0.7

V

Vstartup

启动电压

21.3

22.3

23.3

V

Vth(UVLO)

欠压锁定门限电压

12.4

13.4

14.4

V

Vhys

滞环电压

Vstartup-Vth(UVLO)

8.3

8.9

9.5

V

Ich(low)

低充电电流

VHV > 75 V

VCC < Vtrip

-1.15

-1

-0.85

mA

Vth(UVLO) < VCC < Vstartup

-1.05

-0.9

-0.75

mA

Ich(high)

高充电电流

VHV > 75 V; Vtrip < VCC   < Vth(UVLO)

-5.8

-4.9

-4

mA

Vth(UVLO) < VCC   <Vstartup; 启动初始化

-5.8

-4.9

-4

mA

ICC(oper)

工作电流

FBDRIVER以及PFCDRIVER引脚没有负载,VFBCTRL=5V,fFB=fPFC=100kHz,   δ=30%

2.45

2.7

2.95

mA

FBDRIVER以及PFCDRIVER引脚没有负载,反激开关时,VFBCTRL=0.77V, VPFCSENSE=0V  

2.6

2.9

3.2

mA

ICC(prot)

保护供电电流

延时保护被触发,VHV=0V

0.3

0.45

0.6

mA

ICC(pd)

省电模式供电电流

IC工作于省电模式,VHV=0V

0.3

0.45

0.6

mA

PFC输入引脚检测(VINSENSE引脚)

VSTOP(VINSENSE)

VINSENSE引脚关断电压

0.86

0.89

0.92

V

VSTART(VINSENSE)

VINSENSE引脚开启电压

1.12

1.16

1.20

V

Vflr

快速锁死复位电压

Vth(UVLO)检测到后激活

0.6

0.75

0.9

V

Vflr(hys)

快速锁死复位电压滞环

60

110

160

mV

II(VINSENSE)

VINSENSE引脚输入电流

Vstart(VINSENSE)电压检测到后,VINSENSE>Vstop(VINSENSE)

5

20

50

nA

Vth(sel)clmp

钳位选择门限电压

VINSENSE引脚

1.9

2

2.1

 V

Vth(sel)clmp(hys)

钳位选择门限电压滞环

60

100

140

mV

Vth(pd)

省电模式门限电压

285

385

485

mV

Vth(pd)exit

退出省电模式门限电压

Vcc=0V

335

460

585

mV

Vhys(pd)

省电模式滞环电压

45

75

105

mV

PFC环路补偿(PFCOMP引脚)

Gm

跨导

VVOSENSEIO(PFCCOMP)之间

57

77

97

uA/V

IO(PFCCOMP)

PFCCOMP引脚输出电流

VVOSENSE = 2 V; VPFCCOMP =   2.75 V

30

37

44

uA

VVOSENSE = 3.3 V;

VPFCCOMP = 2.75 V

-108

-88

-68

uA

Ien(PFCCOMP)

PFCCOMP引脚开通使能电流

-

-55

-

uA

Vclamp(PFCCOMP)

PFCCOMP引脚钳位电压

低功率模式,PFC关断,启动初始化,下限钳位电压  [1]

V

VINSENSE引脚电压VINSENSE>=Vth(sel)clmp+Vth(sel)clmp(hys)VVOSENSE=2V  [2]

3.2

3.32

3.44

V

VINSENSE引脚电压VINSENSE<Vth(sel)clmpVVOSENSE=2V  [3]

1.06

1.18

1.30

V

上限钳位电压

3.6

3.75

3.9

V

大功率模式,PFC开通,单向源钳位,IPFCCOMP=-30uA,VVOSENSE=2.5V

1.09

1.19

1.29

V

Vton(PFCCOMP)zero

PFCCOMP引脚零导通时间的电压

3.4

3.5

3.6

V

PFC PWM信号宽度

Ton(PFC)

PFC开通时间

VVINSENSE=3.3V, VVOSENSE=2V,   VPFCCOMP=Vcalmp(PFCCOMP), 下限钳位

3.6

4.7

5.8

uS

VVINSENSE=1V, VVOSENSE=2V,   VPFCCOMP=Vcalmp(PFCCOMP), 下限钳位

33

46

59

uS

PFC输出电压检测(VOSENSE引脚)

Vth(start)VOSENSE

VOSENSE引脚开启门限电压

开环状态

0.45

0.5

0.55

V

Vth(stop)VOSENSE

VOSENSE引脚停止门限电压

0.35

0.4

0.45

V

Vhys(VOSENSE)

VOSENSE引脚滞环电压

Vth(start)VOSENSE-   Vth(stop)VOSENSE

75

100

125

mV

Vreg(VOSENSE)

VOSENSE引脚调整电压

Io(PFCCOMP) =0A

2.475

2.5

2.525

V

VOVP(VOSENSE)

ton=0uS

2.59

2.62

2.65

V

Iprot(VOSENSE)

VOSENSE引脚保护电流

-50

-25

-5

nA

PFC过流检测(PFCSENSE引脚)

Vsense(PFC)max

PFC检测最大电压

ΔV/Δt = 0 V/s

465

495

525

mV

td(PFCDRIVER)

PFC驱动引脚延时

Vsense(PFC)max电压附件, VPFCSENSE  脉冲步进400mV

-

50

-

ns

tleb(PFC)

PFC前沿消隐时间

VPFCSENSE = 0.75 V

230

290

350

ns

Iprot(PFCSENSE)

PFCSENSE引脚保护电流

-50

-

-5

nA

PFC软启动(PFCSENSE引脚)

Istart(soft)PFC

PFC软启动开始电流

-73

-60

-47

uA

Istart(stop)PFC

PFC软启动开始电压

使能电压

0.45

0.5

0.55

V

Vstop(soft)PFC

PFC软停止电压

禁用电压

0.4

0.45

0.5

V

PFC振荡器

(ΔV/Δt)vrec(PFC)

PFC谷底检测电压(随着时间改变而改变)

-

-

1.7

V/uS

tto(vrec)PFC

PFC谷底检测超时时间

3

4.2

5.4

uS

PFC退磁控制(PFCAUX引脚)

Vth(comp)PFCAUX

PFCAUX引脚比较器门限电压

-125

-90

-55

mV

tto(demag)PFC

PFC退磁超时时间

39

48

57

uS

Iprot(PFCAUX)

PFCAUX引脚保护时电流

VPFCAUX=50mV

-75

-

-5

nA

PFC关断延时(PFCTIMER引脚)

Isource(PFCTIMER)

PFCTIMER灌电流

VPFCTIMER=2.5V

-5.4

-4.7

-4

uA

Rsink(PFCTIMER)

PFCTIMER引脚抽电流时阻抗

VPFCTIMER=2.5V

4

5.5

7

k

Vstart(PFCTIMER)

PFCTIMER开启电压

0.93

1.03

1.13

V

Vstop(PFCTIMER)

PFCTIMER停止电压

2.85

3

3.15

V

Vth(off)(PFCTIMER)

PFCTIMER引脚关断门限电压

PFC超越控制电压

4.2

4.4

4.6

V

PFC驱动(PFCDRIVER引脚)

Isrc(PFCDRIVER)

PFCDRVIER灌电流大小

VPFCDRIVER=10V   (译者注:原英文错误)

-

-0.5

-

A

Isink(PFCDRIVER)

PFCDRVIER抽电流大小

VPFCDRIVER=2.5V

-

1.2  (译者注:原英文为0.7A)

-

A

VO(PFCDRIVER)max

PFCDRVIER引脚最大输电压

10

11

12

V

反激过压保护(FBAUX引脚)

Iovp(FBAUX)

过压保护时FBAUX引脚电流

279

300

321

uA

反激退磁控制(FBAUX引脚)

Vth(comp)FBAUX

FBAUX引脚比较器门限电压

60

90

120

mV

Iprot(FBAUX)

FBAUX引脚保护时的电流

-65

-

-5

nA

Vclamp(FBAUX)

FBAUX引脚钳位电压

IFBAUX=-100uA

-0.75

-0.7

-0.65

V

IFBAUX=300uA

0.87

0.92

0.97

V

Tsup(xfmr_ring)

变压器振荡屏蔽抑制时间

1.7

2.2

2.7

uS

反激变换器脉宽调制(PWM)

ton(fb)max

反激最大导通时间

32.5

38.5

44.5

uS

反激控制器频率振荡器

Fsw(fb)max

反激最大工作频率

110

130

150

kHz

Vstart(red)f

降频工作起始电压

QR/DCM模式切换到降频FR模式

3.8

4

4.2

V

Fsw(fb)swon(PFC)

PFC开关导通时反激开关频率

70

73

76

kHz

Ven(PFC)FBCTRL

PFC关断时反激开关频率

50

53

56

kHz

Ven(PFC)FBCTRL

FBCTRL引脚PFC使能电压

超越控制电压

3.4

3.75

4.1

V

Fsw(fb)VCO

反激变换器压控振荡器VCO频率

VFBCTRL=2.8V

45

53

61

kHz

VFBCTRL=0.77V

16

20

24

kHz

Vswoff(fb)FBCTRL

反激变换器关断时FBCTRL电压

0.4

0.54

0.68

V

反激变换器峰值电流控制(FBCTRL引脚)

VFBCTRL

FBCTRL引脚电压

最大反激峰值电流

4.6

4.9

5.2

V

Vto(FBCTRL)

FBCTRL引脚超时电压

使能电压

5.3

5.5

5.7

V

(故障)触发电压

7.3

7.75

8.2

V

Ito(FBCTRL)

FBCTRL引脚超时电流

VFBCTRL=6V

-35

-29

-23

uA

IO(FBCTRL)

FBCTRL引脚输出电流

VFBCTRL=0V

-0.75

-0.6

-0.45

mA

VFBCTRL=4.5V

-0.3

-0.24

-0.18

mA

Rint(FBCTRL)

FBCTRL引脚内部阻抗

9.8

13.2

16.5

kΩ

反激谷底检测(HV引脚)

(∆V/∆t)vrec(fb)

反激谷底检测电压(随时间变化)

[3]

-75

-

+75

V/uS

td(vrec-swon)

谷底检测到开通开关管的延时时间

[3]

-

75

-

nS

反激软启动(FBSENSE引脚)

Istart(soft)fb

反激软启动电流

-75

-60

-45

uA

Vstart(soft)fb

反激软启动电压

使能电压

0.5

0.55

0.6

V

反激过电流保护(OCP) FBSNSE引脚

Vsense(fb)max

检测电压最大值

∆V/∆t=0V/s

525

545

565

mV

Vsense(fb)min

检测电压最小值

∆V/∆t=0V/s

221

232

243

mV

Td(FBDRIVER)

FBDRIVER驱动输出延时

VFSENSE引脚电压在Vsense(fb)max附近,以400mV脉冲步进

-

80

-

nS

ton(fb)min

最小导通时间

VFBCRTL=3V, VFBSENSE=0.75V

280

340

400

nS

Iadj(FBSENSE)

FBSENSE可调节电流

-2.29

-2.1

-1.91

uA

反激过功率保护(OPP) FBSENSE引脚

Vsense(fb)amx

反激最大感应检测电压

∆V/∆t=0V/s

IFBAUX=80uA

525

545

565

mV

IFBAUX=120uA

495

540

565

mV

IFBAUX=240uA

400

445

490

mV

IFBAUX=360uA

345

400

455

mV

反激驱动(FBDRIVER引脚)

Isrc(FBDRIVER)

FBDRIVER引脚(输出)灌电流能力

VFBDRIVER=10V   (译者注:原英文错误)

-

-0.5

-

A

Isink(FBDRIVER)

FBDRIVER抽电流能力

VFBDRIVER=2.5V

-

1.2  (译者注:原英文为0.7A)

-

A

VO(FBDRIVER)max

FBDRIVER引脚最大输出电压

10

11

12

V

钳位输入(LATCH引脚)

Vprot(LATCH)

LATCH引脚上的保护电压

469

494

519

mV

IO(LATCH)

LATCH引脚输出电流

Vprot(LATCH)<VLATCH<Voc(LATCH)

-32.5

-30.5

-28.5

uA

Ven(LATCH)

LATCH引脚使能电压

在启动阶段

552

582

612

mV

Vhys(LATCH)

LATCH引脚滞环电压

Ven(LATCH)-Vprot(LATCH)

68

88

108

mV

Voc(LATCH)

LATCH引脚开路电路

-

1.75

-

V

温度保护

Tpl(IC)

IC温度保护门 限值

135

145

155

Tpl(IC)

IC温度保护滞环大小

[3]

-

10

-

[1] PFCCOMP引脚的典型补偿网络如图3所示。

[2] PFCCOMP引脚的钳位电压取决于VINSENSE电压。当VVINSENSE电压上升到Vth(sel)clmp+Vth(sel)clamp(hys)时的时候,上限钳位被激活。当VINSENSE引脚电压跌落到Vth(sel)clmp电压以下时,下限钳位即被激活。

[3] 由设计保证。

11 应用说明

SSL8516(PFC和反激变压器构成)组成的LED驱动电源如图16所示。

电容CVCC提供供电储能电容。在启动时,IC通过市电整流后的高压进行充电,而在正常工作时,通过反激变换器辅助绕组供电。检测采样电阻RSENSE1RSENSE2MOSFET D1S2上的电流转换为电压信号呈现在PFCSENSEFBSENSE引脚上。RSENSE1RSENSE2的值决定了MOSFET S1 S2上的峰值电流(也即反激变换器原边峰值电流)。

在本例中(图16),LATCH引脚是通过NTC电阻连接。当电阻阻值跌到方程8计算的值以下时,此保护功能被激活。

CTIMEROUT电容连接到FBCTRL引脚上,RLOOP确保延时/超时电容不会干扰到反激调整控制环路。

RS1 RS2可以防止在正常工作时,采样电阻上的负向电压尖峰给软启动电容CSS1 CSS2充电。

RAUX1可以保护IC在雷击浪涌时不受损坏。

RS3RCOMP可以用来调低PFC开关的功率水平。因为峰值电流的最小值和最大值之比增加了,所以PFC导通和关断的功率大小降低了。

如当外部功率MOSFET雪崩发生时,RDRV1 RDVR2可以防止IC内部的MOSFET驱动器损坏。

取决于MOSFET S2的最大电压额定,ICHV引脚可以要么连接在变压器的中心抽头上,要么连接在MOSFET S2的漏极处。

16  SSL8516T典型应用图

12 封装

 

13 版本历史

Table 6. Revision history

原英文文件版本

发布日期

规格书状态

SSL8516T v.1

20140505

量产规格书

中文版本

发布日期

翻译人

SSL8516T v.1

20170428

Eric Wen  (eric@allgpc.com)  万正芯源

 

14 参考资料

  1. www.allgpc.com  深圳万正芯源有限公司官方网站

  2. NXP - SSL8516T - Greenchip PFC and flyback controller Rev. 1 - 5 May 2014 Product data sheet

  3. SILERGY - AN11486 - GreenChip SSL8516T PFC and flyback controller Rev. 1 - 17 July 2014, Application note

  4. NXP - UM10776 SSL8516DB1195 75 W 1.6 A dimmable LED driver Rev. 1 5 June 2014 User manual

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