1、G7617單級PFC、初級側恒流控制和可控硅調光 產品特色 大幅簡化離線式LED驅動器設計l 單級功率因數校正(PFC)與精確恒流(CC)輸出相結合l 輸入/輸出電容和變壓器體積小l 一次側反饋控制，無需光耦電路，簡化了電路設計l 簡化初級側PWM調光接口l 符合 IEC61000-3-2標準高效節能和高兼容性l 大幅提升效率，可達到85%以上l 減少元件數量l 總諧波失真0.95l 前沿、后沿和數字調光器l 傳感器和定時器精確穩定的性能l LED負載恒流精度不低于5%l 支持LED負載熱插拔l 1%-100%寬范圍調光，調光無閃爍先進的保護及安全特性l 通過自動重啟動提供短路保護l 開路故障

2、檢測模式l 自動熱關斷重啟動無論在PCB板上還是在封裝上，都保證高壓漏極引腳與其他所有信號引腳之間滿足高壓爬電要求應用l LED離線固態照明說明 G7617 是一款的適用于LED調光控制的離線式兩級交流/直流電源控制器，是適用于 25W 輸出功率的可調光 LED 燈具的最優之選。G7617符合電磁兼容性(EMC) IEC61000-3-2 標準，在120VAC或 230VAC輸入電壓下其功率因數 (PF) 可達到 0.95 以上。采用先進的數控技術來檢測調光器的類型和相位，為調光器提供動態阻抗的同時可調節LED發光亮度，自動檢測調光器類型和相位，從而實現了業內與模擬及數字調光器最廣泛的兼容性。

3、G7617工作于準諧振工作模式，工作效率高，可工作于前沿后沿調光模式，也可工作于R型、R-C型或R-L型調光控制模式。G7617 符合熱插拔 LED 模塊的固態照明行業標準Zhaga，同時還集成了調光功能的映射選項（位于白熾燈替代燈的 NEMA SSL6 調光曲線內）。G7617 系列有兩個版本：針對 120VAC輸入應用進行優化的G7617-00 和針對 230VAC應用進行優化的G7617-01。訂購信息部件編號輸入型號封裝包裝方法G7617-00120VACSOIC-14卷帶和卷盤G7617-01230VACSOIC-14卷帶和卷盤應用框圖圖1 典型應用內部框圖圖2 內部框圖引腳功能描述

4、 圖3. 引腳布局BVSENSE引腳：PFC電感電壓反饋點，用于感知Boost電感的磁通狀態。VIN引腳整流交流輸入市電電壓檢測，該信號可用于相控調光信號檢測，輸入交流電壓經分壓電阻網絡分壓，該分壓信號可用于電路欠壓和過壓保護。電路啟動期間，該引腳電壓可為IC提供充電電流。FISENSE引腳用于逐周期峰值電流限制和一次側電流檢測VT引腳外部輸出過功率限制和關斷控制，如果不使用關斷功能，該引腳可通過一電阻接地。VCB引腳用于Boost輸出電壓檢測BISENSE引腳用于PFC電流檢測和峰值電流限制BDRV引腳為Boost晶體管輸出驅動脈沖，控制開關通斷CFG引腳通過連接不同阻值的電阻，可選擇不同的

5、調光控制模式和調光曲線ASU引腳用于芯片啟動時輸出高電平，為Vcc電容充電，之后 ASU輸出低電平。Vcc引腳芯片供電輸入引腳。當Vcc引腳電壓達到12V(典型值)時，電路啟動之后處于正常狀態，當Vcc引腳電壓低于6.5V(典型值)時，芯片關斷。在使用時，該引腳與地之間接濾波電容。FDRV引腳為反激電路的MOSFET提供柵極啟動脈沖，控制反激電路的通斷。FVSENSE引腳輸出電壓檢測，用于輸出電壓調整和ZVS絕對最大額定值(1,4) Vcc供應電壓 -0.3至18VVcc供應電流 20mAFDRV輸出電壓 -0.3至18VBDRV輸出電壓 -0.3至4.0VCFG輸入電壓 -0.3至4.0VC

6、FG輸出電壓 -0.3至18VFVSENSE引腳電壓 -0.7至4.0VBVSENSE引腳電壓 -0.7至4.0VVIN引腳電壓 -0.3至18VVCB引腳電壓 -0.3至18VFISENSE引腳電壓 -0.3至4.0VBISENSE引腳電壓 -0.3至4.0VASU輸出電壓 -0.3至18VVT引腳電壓 -0.3至4.0V功率耗散 900mW引線溫度(3) 260儲存溫度 -65至150工作結溫(2) -40至150注釋：1.所有電壓都是以TA=25時的源極為參考點2.通常由內部電路控制3.在距離殼體1/16英寸處測量，持續時間小于15s4. 應力超過絕對最大額定值，可能會損壞器件。在超出推

7、薦的工作條件的情況下，該器件可能無法正常工作，不建議讓器件長期工作在這種條件下。熱阻 熱阻：SOIC封裝 注釋： (JA) 45/W(1) 1.無須常設散熱片 (JC) 2/W(2) 2.在器件本身后部的散熱片上得到參數符號條件最小值典型值最大值單位VIN部分開啟電壓閾值-01VIN_STTA=250.8260.9181.01V開啟電壓閾值-00VIN_STTA=250.9721.081.188V過壓關斷閾值VIN_OVPTA=251.5121.681.848V輸入阻抗ZIN啟動之后5kVIN范圍VIN01.8V參數符號條件最小值典型值最大值單位BVSENSE部分輸入泄漏電流IBVS(BVSE

8、NSE)VSENSE=0.1V1ABISENSE部分灌電流調節閾值低水平-01VREG_TH(LO)0.34V灌電流調節閾值低水平-00VREG_TH(LO)0.22V灌電流調節閾值高水平-01VREG_TH(HI)0.46V灌電流調節閾值高水平-00VREG_TH(HI)0.31VISENSE短路保護VSENSE(BOOST)0.075V過流閾值VOCP(BOOST1.9VBDRV部分輸出低電平電阻RDS_ON_LO(BDRV)ISINK=5mA1最大開關頻率fSW_BDRV(MAX)VIN_A130mV200kHzVIN_A130mV90kHz輸出源電流IB90mACFG部分下拉電流源IC

9、FG90100110A輸出低電平電阻RDS_ON_LO(CFG)30輸出高電平電阻RDS_ON_HI(CFG)50Vcc部分最大運行電壓VCC(MAX)17V參數符號條件最小值典型值最大值單位Vcc部分(續)輸入泄漏電流IBVS(BVSENSE)VSENSE=0.1V1A啟動閾值VCC(ST)11.512.513.5V欠壓關斷閾值VCC (UVL)6.06.57.0V運行電流ICCQ6.5mAASU關斷閾值VCC_ASU_OFF16.25VASU部分最大運行電壓VASU(MAX)18VVcc和ASU之間電阻RVCC_ASU830kFDRV部分輸出低電平導通電阻RDS_ON_LO(FDRV)IS

10、INK=5mA16輸出高電平導通電阻RDS_ON_HI(FDRV)25最大開關頻率fSW_FDRV(MAX)200kHzFVSENSE部分輸入泄漏電流IBVS(FVSENSE)VSENSE=2V1典型電壓閾值VSENSE(NOM)TA=251.5211.5361.551輸出過壓保護閾值VSENSE(MAX)TA=251.6381.71.717VT部分高輸出功率閾值VP_LIM(HI)0.56V低輸出功率閾值VP_LIM(LO)0.44V參數符號條件最小值典型值最大值單位VT部分(續)關斷閾值VSH_TH0.22V輸入泄漏電流IBVS(VT)VVT=1.0V1AVCB部分過壓關斷閾值VCB_OV

11、PTA=251.621.81.98V輸入阻抗ZCB啟動之后15kVCB范圍VCB01.8V功能模塊說明 G7617數字調光控制芯片采用高精度的初級恒流控制，無需光藕合器和元件繁多的次級反饋控制元件；功率轉化操作頻率高達200kHz，有利于小體積高功率密度設計；特有的斬波式調光器的檢測技術，改善了功率因數和諧波電流；輸出紋波電流小，優化了LED的發光效率；內置多重保護，外置NTC的程序化過溫保護。TRIAC調光功能模塊能夠提供平滑的亮度調節控制，兼容傳統TRIAC調光器。 IC啟動在電路啟動之前，通過VIN引腳和Vcc引腳之間的二極管(見圖2)為Vcc引腳電容(圖22中C4)充電，當Vcc引腳電

12、壓高于G7617的啟動閾值電壓VCC(ST)時(如圖8)，G7617內部的使能信號有效，使G7617內部控制邏輯電路開始工作，芯片進入正常工作模式。圖8. 啟動順序圖調光器檢測RcLcQcD1D2組成的電路既可以使調光器穩定工作，又可以通過Boost電路改善功率因數(如圖9所示)。一般來講，相控調光器有兩個基本類別：前沿調光器和后沿調光器。如果AC輸入電壓在切相波形邊緣上升，這類調光器稱為前沿調光器，否則稱為后沿調光器。前沿調光器基于可控硅調光，后沿調光器基于MOSFET和IGBT。 當G7617檢測到可控硅切相的調光信號后，將工作在前沿切相模式。如圖10所示，當可控硅關斷時，IC的Outpu

13、t_TR是高電位，使MOSFET導通，為調光檢測提供了一條低阻抗通路；當可控硅導通時，Ouput_TR會輸出一組高頻的控制信號，斬波電路工作在高頻開關狀態，從輸入端吸取較多的電流，以維持可控硅工作。IC針對不同的輸入切相信號調整斬波電路的工作時間，避免了可控硅的多次導通。 當G7617檢測到場效應三極管調光器時會工作在后沿切相模式。如圖11所示，當調光器內部的場效應三極管導通時，IC的Output_TR給出的是一組高頻控制脈沖信號，斬波電路工作在Boost狀態，當IC檢測到調光器內的場效應三極管截止時，Output_TR會跳變成高電平信號，斬波電路中的Qc導通，LED驅動呈低輸入阻抗以還原交流

14、輸入的切相波形。 當IC檢測到輸入的電壓是完整的交流信號，沒有接調光器時，它會選擇高功率因數模式。IC內部的數字電路通過檢測AC輸入電壓波形的變化率(dV/dt)判斷切相信號的類別，從而智能化判斷其所配合的調光器。波形的導數值很大且是負數，這意味著是前沿調光器，否則就是后沿調光器或無調光器。一旦調光類型確定以后，芯片會對輸入電壓進行整流然后再向LED負載傳送電流。在任何情況下，如果連續兩個AC半周期VIN的峰值沒有超過VIN_ST(MIN)，則芯片判定AC輸入信號未被整流。G7617會持續監測AC輸入信號直至發現被整流的信號出現為止，然后才會向 LED負載輸送電流。在此過程中，如果Vcc電壓跌

15、落至VCC(UVL)以下，芯片會重啟。圖9 斬波電路工作原理圖圖10. 前沿切相調光模式的斬波波形圖11. 后沿切相調光模式的斬波波形相位檢測對輸入市電電壓進行精確檢測，相控調光器才能正常工作。當VIN超過上升閾值電壓時開始相位測量，直到VIN低于下降閾值電壓，如圖12所示。圖12 調光器相位測量相控調光器的相位比可按下式計算：調光器相位比D=t導通/t周期如果D大于90%，則芯片判定沒有調光器連接到電路。LED軟啟動應用軟啟動法則，反激電路可以逐步提升LED電流，這樣可減少LED負載上的壓力。如果芯片檢測到后沿調光器或沒有調光器，輸出電流會在幾個AC半周期內上升到目標電流水平。如果檢測到前沿

16、調光器，LED電流的上升過程會慢一些，以避免電流過沖和電流下沖。這是因為在調光器的負載較輕時，前沿調光器的相位調整角通常是不穩定的。如果有調光器接入，Boost電路會立刻進入前沿或后沿調光運行模式。如果沒有調光器連接，Boost電路會進入PFC運行模式。調光原理從調光器來的電壓經整流后得到全波切相電壓，經啟動電阻到達IC的VIN腳。IC內部從VIN腳到Vcc腳連有一個二極管，因此，在IC正常工作之前，電流可以通過這個二極管給Vcc電容充電，當Vcc電壓達到12V時，IC內部電路開始工作。首先，會將VIN腳內部對地的一個小MOSFET打開(如圖2)，使VIN信號經一個5K電阻連到地。此時，輸入電

17、壓的高低才完完全全反映在VIN腳上，他們的比例就是輸入啟動電阻與5K電阻形成的分壓比。根據分壓比，VIN范圍在零點幾伏到一點幾伏。IC準確測量VIN腳電壓的高低，周期的長短，低于0.14V的時間有多長。一般認為，VIN腳電壓高于0.1V時，可控硅是導通的，導通的時間稱為TCROSS，即能夠正確反映切相角度的時間信號，切的越小，導通的占空比越大。開機后Vcc電容充電至12V時，IC開始工作，經30ms初始化時間去判斷調光器的類別，Q2會在這30ms內保持導通，驅動呈現純電阻狀態，IC能準確判斷調光器的類別和相位。然后反激電路部分才會開始工作，LED開始有輸出，經軟啟動之后，穩定工作。第一次初始化

18、之后經過20個AC周期后會有第二次確認。傳統的調光器切相范圍有限，一般從80%-20%，因為白熾燈在切到20%時已經很暗了。LED不一樣，它發光效率高，如果不做調光處理，即使把調光器調到最低，亮度依然很高。因此需要做一些特殊的變化處理，稱為MAPPING，即輸入什么信號，IC就對應輸出什么信號。當調光控制占空比D=1時，對應流過LED的電流為100%標稱負載電流，如果當D=0.01時，對應流過LED的電流是1%的標稱負載電流。G7617有兩種不同的MAPPING選擇或調光曲線，由CFG引腳確定。兩種調光曲線都符合NEMA SS16規定的限制(如圖28)。為了達到更快的調光響應，G7617會在每

19、個AC半周期去更新基于D的標稱電流百分比。前沿調光模式如果芯片檢測到前沿調光器，則boost變換器會工作在前沿調光模式，另外它會提供動態的阻抗去匹配前沿調光器。前沿調光器運行模式可分成五個區間，如圖13所示。圖13 前沿Boost運行模式區間0，前沿調光器可控硅關斷并且需要一個低阻抗負載，Boost BJT(Q1，圖22)工作在電流吸取模式來提供這樣一個低阻抗通路。當調光器內部可控硅被觸發，芯片進入區間1。區間1是一個很短暫的區間，Boost BJT為可控硅提供200mA閂鎖電流。接下來進去區間2，Boost BJT會保持在開關狀態。在此區間，芯片會把能量存儲在Boost輸出電容上，同時為可控

20、硅提供擎住電流。區間3是一個400s的時間段，作用是在能量存儲在Boost輸出電容之后，有足夠的時間確?？煽毓桕P斷。最后進入區間4，Boost BJT工作在輕度逐周期開關狀態，作用是給LED負載的EMI濾波電容放電。后沿調光模式如果芯片檢測到后沿調光器，則boost變換器會工作在后沿調光模式，另外它會提供動態的阻抗去匹配后沿調光器。后沿調光器運行模式也可分成五個區間，如圖14所示。在區間0時，Boost BJT工作在電流吸收模式，并用一個低阻抗負載重置調光器。當Vin電壓上升到超過閾值電壓(圖中虛線所示)時，進入區間1。Boost BJT會工作在開關模式，目的是把能量傳輸到Boost輸出電容*

21、。圖14前沿Boost運行模式無調光器模式(PFC模式)如果沒有調光器連接，那么為了達到最佳的功率因數和最小的諧波失真，boost變換器會工作在功率因數模式。Boost BJT在谷底模式下導通，這樣可以減小開關損失和EMI。輸入電流波形跟隨輸入電壓波形，如圖15圖15 無調光器Boost運行模式G7617的 PFC策略以固定的開通時間補償boost電感復位后的死區時間。死區時間從boost電感復位的一刻開始算起(由BVSENSE引腳決定)，直到下一刻boost BJT導通為止(由BDRV引腳決定)。為了實現效率最大化，建議boost輸出電容電壓分別比230VAC和120VAC線電壓峰值高30V

22、和15V。逐周期電流調整G3617利用一次側反饋恒流技術可以在輸入輸出電壓變化的情況下確保輸出電流恒定。利用接在功率MOSFET的源與地之間的電流檢測電阻，通過IC的ISENSE引腳完成一次側電流檢測，從而實現對輸出電流的調整。電路恒電流工作波形如圖16所示。圖16電路恒定電流工作波形圖當功率MOSFET管(圖22中Q4)導通時，整流后的交流市電流過功率MOS管，產生電流，電能轉化成磁能存儲于開關變壓器一次側繞組電感中，此時二極管(圖22中D8)反偏，負載電流由二次側電容(圖22中C10)提供，當功率MOS管關斷時，二極管D8導通，存儲在開關變壓器一次側電感中的能量釋放輸出到負載。LED負載電

23、流由下式確定IOUT=0.5NTRIPKTR/TP (1.1)式中，IPK是原邊繞組的峰值電流，NTR是原副邊繞組匝數比，TR是副邊繞組電流下降時間，或變壓器復位時間，TP是整個開關周期。電流IPK取決于電流感測電阻上的電壓：IPK=VPK/RS。因此1.1式可寫成：IOUT=0.5NTR/RS(VPKTR/TP) (1.2)芯片會在每周期調節TR和TP并且控制VPK電壓使Kcc= VPKTR/TP是常數，Kcc通常等于0.7V?？梢婋娏鱅OUT由匝比和電流感測電阻決定。調光控制G7617有兩個調光選擇，由CFG引腳確定。第一個是脈沖寬度調制調光(PWM)，第二個是恒定電流脈沖頻率調光(CC-

24、PFM)PWM調光模式在100%到25%調光百分比范圍內，芯片使用了同樣的電流調整法則，如上所述，但同時需減小Kcc常數。最終IOUT會隨著Kcc的減小而成比例的減小。在這個過程中，反激電路的開關頻率會上升，最大開關頻率鉗位在200kHz。當在25%調光百分比時，芯片會鉗位Kcc為一固定值，同時跳轉到630Hz PWM調光模式。然后通過在630Hz的某個時間段中，激活反激電路來進一步調光。CC-PFM調光模式在100%到25%的調光比范圍內，芯片啟用了同樣的調光策略(減小Kcc)，如PWM調光所述。不一樣的是，頻率從100%調光百分數時的200kHz現行下降到25%調光百分數時的50kHz。當

25、低于25%調光百分比時，芯片會切換到CC-PFM模式，即通過固定VPK為常數和增加TP來實現進一步調光。CFG引腳CFG引腳用來選擇調光模式(見上述)和調光曲線(見圖10.6)。在啟動時，在Vcc達到VCC(ST)之后CFG引腳輸出電流ICFG。40s后，芯片解讀CFG引腳電壓。通過連接一個不同阻值的電阻(見表1)，可以實現對調光曲線和調光模式的選擇。CFG選擇序號CFG引腳電阻調光曲線序號調光控制模式數值容差120 k5%1PWM212.7 k5%1CC-PFM38.87 k5%2PWM45.62 k5%2CC-PFM谷底導通為了降低在功率MOSFET管上的功耗和電路的EMI，在恒電流輸出工

26、作模式下G7617采用了谷底開關工作模式，功率MOS在源漏電壓最低時刻導通(如圖17)。在VDS最低時功率MOS管導通產生的dV/dt也最低，因而EMI最低，這一技術也稱為準諧振切換。圖17 谷底開關工作模式波形輸出過壓保護G7617內部含有輸出電壓保護控制功能，通過FVSENSE引腳可以實現對輸出電壓的檢測。FVSENSE引腳電壓和輸出電壓的比值等于變壓器原副邊繞組的匝比乘以FVSENSE分壓電阻的比值(圖22中R14和R15)。如果FVSENSE引腳電壓超過了過壓保護閾值VSENSE(MAX)，芯片會立即關斷。如果Vcc引腳電壓低于欠壓輸出鎖定閾值VCC(UVLO)，芯片會重新復位然后開始

27、一個新的軟啟動周期。G7617采用一個擴展的放電時間來確保在芯片重啟之前使接在Vcc引腳上的電容完全放電。在故障時，G7617試圖連續啟動三次，如果三次連續啟動失敗，芯片進入非有效狀態。這時，G7617將不響應Vcc引腳上的電壓信號，進過29次啟動嘗試后，G7617再次進入有效工作狀態，如果Vcc引腳上的電容已完全放電，G7617將會被復位，一般而言這個放電時間為3-5s，擴展的放電時間可以允許G7617處于LED負載熱插拔狀態而不損壞LED負載。芯片內部保護峰值電流限制、過電流保護和檢測電阻短路保護是G7617內部電路的保護控制功能，利用芯片的的FISENSE引腳檢測Flyback變換器的一

28、次側峰值電流，完成逐周期電流限制和峰值電流控制功能，當一次側電流峰值和FISENSE的電流檢測電阻(圖22中R16)的乘積大于VOCP(FLYBACK)，過流保護電路動作， G7617立刻關斷柵極驅動信號，直到下一個工作周期。BISENSE為Boost電路提供了同樣的保護功能。BISENSE的過壓閾值VOCP(Boost)適用于無調光器或后沿調光器模式。對于前沿調光器，BISENSE的過壓閾值是1.5V。如果接至FISENSE引腳的電流檢測電阻短路，會對電路的正常工作造成潛在的危害。在MOS管開通15.6s之后，一旦芯片檢測到FISENSE引腳電壓低于VRSENSE(FLYBACK)，保護功能被觸發，G7617立刻關斷， Vcc引腳電容放電。為避免對Boost電路元件造成過大壓力，在重啟之前芯片啟用了一個擴展的放電時間。輸出短路保護如果芯片檢測到FVSENSE引腳電壓低于0.228V，G7617會立刻關斷。芯片啟用一個擴展的放電時間來確保重啟之前使接在Vcc引腳上的電容完全放電。為了支持有大輸出電容的應用案例，在最開始的電流軟啟動期間，輸出短路保護無效。這就是說，在無觸發保護的情況下，允許電壓依靠輸出電容逐步提升。Boost電感短路保護如果BVSENSE引腳不能檢測到boost電感復位，則說明bo