自從2013年開始，LED照明行業(yè)的部分企業(yè)已開始從LED功能性照明開始研發(fā)智能化LED控制方案，如有支持WiFi, Zigbee, 2.4G BT等控制方式；這類的方案整體物料成本比較高，目前還沒(méi)有完全推廣出來(lái)，少部分已開始應(yīng)用到高端商業(yè)照明里。
除此之外，真正稱得上性價(jià)比高的調(diào)光方案，當(dāng)屬開關(guān)分段調(diào)光;它不用增加任何成本(不需要調(diào)光器)，用戶操作墻壁上的AC開關(guān)，按100%->50%->25%->100% 調(diào)光順序進(jìn)行開關(guān)切換，實(shí)現(xiàn)開關(guān)分段調(diào)光功能;用戶如果覺得燈太亮，可直接切換AC開關(guān)，降低亮度;完全符合全球綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。
下面就是針對(duì)輝芒微電子(FMD)的FT8901X系列開關(guān)分段調(diào)光芯片方案作一個(gè)詳細(xì)的介紹。通過(guò)下面的詳細(xì)介紹，相信大家會(huì)對(duì)FMD FT8901X 的系列開關(guān)分段調(diào)光芯片方案有比較清楚的了解。
一. FT8901X的基本功能介紹
FT8901X 是一款非隔離Buck及具有高功率因素校正功能(APFC)的恒流驅(qū)動(dòng)芯片。
1. 高PF, 在全電壓輸入范圍，PF>0.9
2. 45KHz固定頻率控制，加上+/-4%的頻率抖動(dòng)技術(shù)，使系統(tǒng)EMI設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，EMI測(cè)試更容易通過(guò)。
3. ON/OFF 分段調(diào)光(100%->50%->25%)
4. 恒流精度在+/-3%以內(nèi)
5. 具有LED輸出OVP, SCP, OTP 保護(hù)
6. 外圍元件簡(jiǎn)單，BoM Cost低
7. 輸出采用全閉環(huán)電流控制技術(shù)，從而可以得到高精度的LED負(fù)載電流。
二. FT8901X的典型應(yīng)用電路圖
圖 1. FT8901 (外推MOSFET)
圖 2. FT8901B (內(nèi)置MOSFET, SOP-8)
圖 3. FT8901DD (內(nèi)置MOSFET, DIP-8)
三. FT890XX 系列產(chǎn)品選型表
注1：為了達(dá)到良好的調(diào)光效果，需要把輸入電壓按不同國(guó)家電壓區(qū)分來(lái)設(shè)計(jì)。
注2：為了達(dá)到良好的調(diào)光效果，最低輸出功率限制在5W(建議最小輸出電壓在30V或以上)。
另外，F(xiàn)T8900X 非調(diào)光方案與FT8901X調(diào)光方案完全是Pin to Pin 的產(chǎn)品，如需要調(diào)光，只需要在VCC電容上并聯(lián)一個(gè)300-600K的電阻，PCB 完全可以共用。
四. FT890X產(chǎn)品功能介紹
1. PWM控制模式
FT890xx采用45KHz固定頻率PWM控制模式。為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)EMI設(shè)計(jì)，芯片自帶±4%的頻率抖動(dòng)。最大占空比為90%，最小導(dǎo)通時(shí)間即LEB時(shí)間為500nS。
2. 啟動(dòng)與VCC供電
FT890xx的啟動(dòng)電流很低，因此可以使用較大的啟動(dòng)電阻，以減少啟動(dòng)電阻的功率損失。輸入AC電壓上電后，通過(guò)啟動(dòng)電阻R1對(duì)VCC電容C1進(jìn)行充電，當(dāng)充電至開啟電壓(VCC_on)時(shí)，芯片開始工作。啟動(dòng)過(guò)程包括兩部分，如圖4所示，TSTC為VCC電容C1的充電時(shí)間，而TSTO為輸出建立的時(shí)間，通常情況下TSTO遠(yuǎn)小于TSTC。
圖 4. 啟動(dòng)與VCC供電
圖 5. OVP 保護(hù)
c). SCP 保護(hù)
FT890xx的輸出短路保護(hù)功能實(shí)際上是通過(guò)VCC欠壓鎖定保護(hù)間接實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)輸出端短路后，VCC無(wú)法通過(guò)輔助繞組供電，VCC電壓持續(xù)下降。當(dāng)VCC掉至VCC_off以下時(shí)，欠壓保護(hù)被觸發(fā)，芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
6. 系統(tǒng)OTP保護(hù)
FT890xx內(nèi)置了過(guò)溫保護(hù)功能，當(dāng)芯片內(nèi)部溫度超過(guò)150攝氏度后，功率MOSFET會(huì)立即被關(guān)斷，并且停止開關(guān)動(dòng)作，該狀態(tài)會(huì)被鎖定，直至芯片內(nèi)部溫度降至130攝氏度，芯片才會(huì)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
7. 分段調(diào)光特性描述
FT8901/FT8901B/FT8901DD包含三級(jí)調(diào)光：正常工作時(shí)輸出電流為100%，第一次開關(guān)動(dòng)作后，輸出電流變?yōu)?0%，第二次開關(guān)動(dòng)作后，輸出電流變?yōu)?5%，第三次開關(guān)動(dòng)作后，輸出電流又變?yōu)?00%，如此循環(huán)。為了獲得更好的調(diào)光特性，100%時(shí)的輸出功率必須不小于5W。為了更好控制調(diào)光時(shí)間，F(xiàn)T8901、FT8901B和FT8901DD的應(yīng)用中需在VCC電容C1旁并聯(lián)一個(gè)電阻R3，用以控制VCC電容放電時(shí)間。R3按如下公式選擇：
五. FT8901 輸出80V 200mA 方案應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例
電感設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分。當(dāng)輸入交流電壓為最小，而輸出功率為最大時(shí)，在輸入電壓波峰處電感電流具有最大的峰值。因此，電感的設(shè)計(jì)必須以上述條件為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面以80V 0.2A為例介紹設(shè)計(jì)步驟及對(duì)應(yīng)的Excel應(yīng)用。
1. 設(shè)定已知參數(shù)：
交流輸入電壓：
Vin_min=90V;
輸出：Vo=80V，Io=0.2A;
系統(tǒng)工作頻率Fs=45KHZ;
轉(zhuǎn)換效率η=92%;
芯片電源電壓VCC=23V;
紋波系數(shù)φ=0.5;
磁芯截面積：AE =12.5mm2;
最大磁通密度：Bsat=0.3T;
將以上參數(shù)設(shè)定好填入設(shè)計(jì)表格中的輸入部分。
2. 典型應(yīng)用電路圖
圖 6. 典型應(yīng)用電路圖
六. PCB Layout 注意事項(xiàng)
PCB layout 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中扮演著舉足輕重的作用;特別像FT890X系列，帶有源PFC的IC方案，需要著重注意以下PCB Layout 規(guī)則。
a). Comp 腳電容放置要緊靠IC，Comp電容連接到Comp腳一端走線盡可能短;Comp電容另一端需要單獨(dú)走線連接至IC Ground Pin，并且走線盡可能短。同時(shí)Comp 電容鄰近區(qū)域(或電容底部)避免有大電流走線。
b). CS 取樣電阻一端需單獨(dú)走線連接至 IC Ground Pin。
c). 減小高壓主回路和續(xù)流二極管輸出回路面積，以提高抗干擾能力。以D1續(xù)流管的負(fù)端和MOSFET的S極，以及R4取樣電阻一端作為單點(diǎn)接地端，如下圖所示。
圖 7. PCB Layout 關(guān)鍵走線示意圖
