TP8220

TP8220 TPOWER | Alldatasheet

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高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 1 概述 TP8220是一款高精度的原边反馈反激型LED恒流驱动芯 片。适合于85VAC~265VAC全电压输入范围的隔离式LED 照明系统应用。 TP8220采用原边反馈的控制方式，通过原边反馈的信息即 可以实现高精度的LED恒流输出，并不需要光耦、次级反馈 等电路。这节约了系统的成本和体积，简化了LED照明系统 的设计。 TP8220集成了线电压补偿和负载补偿功能，系统具有优异 的线电压调整率和负载调整率。TP8220工作在准谐振开关 模式，功率管处于零电流状态导通。这有效地减小了功率 管的开关损耗，提高了系统效率，同时也改善了系统的EMI 特性。 TP8220工作电压范围宽，适用于 85VAC~265VAC全电压 范围的交流输入。同时TP8220集成了多种保护功能以保证 系统的稳定和可靠。包括VCC供电过压保护，VCC供电欠 压保护，LED开路、短路保护，芯片过温保护等。 特点  原边反馈恒流控制，无需次级反馈电路  准谐振开关模式，开关损耗小  ±3%的 LED 输出电流精度  优异的线电压调整率和负载调整率  超低启动电流  LED 输出开路保护  LED 输出短路保护  VCC 供电过压保护  VCC 供电欠压保护  自动重启动功能  芯片过温保护  采用 SOT23-6L 封装 应用  LED 球泡灯，LED 射灯  LED 日光灯，LED 筒灯  LED 吸顶灯，LED PAR 灯  其它 LED 照明 典型应用电路

高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 2 管脚 SOT23-6L 管脚描述 管脚编号 管脚名称 描述

1 CS 变压器初级绕组电流采样引脚，连接电阻到地

2 GND 芯片地

3 COMP 环路补偿引脚，连接RC 网络到地

4 ZCD 变压器次级绕组电流过零检测、LED 输出开路保护检测和线电压补偿微调引脚

5 VCC 芯片电源引脚

6 DRV 外部功率管的栅极驱动引脚

高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 3 极限参数（注 1） 参数 额定值 单位 VCC, DRV 到 GND 电压 -0.3~+25 V CS，COMP，ZCD 到 GND 电压 -0.3~+6 V VCC 引脚电源电流 5 mA 功率损耗 0.5 W 储存环境温度 -50~+150 ℃ 工作结温范围 -40~+150 ℃ ESD 水平(HBM) 2000 V ESD 水平(MM) 200 V 推荐工作范围 参数 符号 工作条件 推荐值 单位 最小工作频率 FOSC 正常工作 50 kHz 注1: 最大极限值是指超出该工作范围芯片可能会损坏。推荐工作范围是指在该范围内芯片工作正常，但不完全保证满足个别性能指 标。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电气参数规范。对于未给定的上下 限参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了器件性能。 电气参数 (无特殊说明，Ta=25℃，VCC=18V) 符号 参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源启动 VST VCC 启动电压 VVCC 上升 16.5 V VUV VCC 欠压锁定 VVCC 下降 9.5 V VVCC_OVP VCC 过压保护阈值 VVCC 上升 23.7 V IST VCC 启动电流 VVCC= VST -1V 16 μA IOP VCC 工作电流 FOSC=70kHz; CL=100pF 1 mA IOVP 过压保护时VCC 泄放电流 VVCC>VVCC_OVP 4.5 mA 基准电压 VREF 输出平均电流基准电压阈值 291 300 309 mV VCOMP_H COMP 最高电压钳位阈值 2.6 V VZCD_OVP ZCD 过压保护电压阈值 2 V 定时控制 TLEB 电流检测前沿消隐时间 400 ns TON_MAX 最大导通时间 35 μs TOFF_MIN 最小关断时间 2 μs TOFF_MAX 最大关断时间 100 μs FOSC_MAX 最大工作频率 140 kHz 功率管 VDRVH 栅极驱动高电平电压 VVCC V ISOURCE 最大驱动上拉电流 250 mA ISINK 最大驱动下拉电流 500 mA 过温保护 TSD 芯片过温保护温度 150 ℃ THYS 芯片过温保护温度滞回 125 ℃

高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 4 内部框图 应用说明 TP8220是一款高精度的原边反馈反激型LED恒流驱动芯 片。芯片工作在准谐振开关的模式下，适合 于 85VAC~265VAC全电压输入范围的隔离式LED照明系统 应用。TP8220采用原边反馈的控制方式，可以实现高精 度的LED恒流输出。 启动过程 系统上电后，母线电压通过启动电阻对 VCC 电容充电， 当 VCC 电压达到芯片的开启阈值时，TP8220 内部的控 制电路开始工作。此时，芯片首先对COMP 的 RC 网络 进行预充电，使 COMP 电压迅速上升到 0.75V。COMP 预充电完成后，功率管开始进行开关切换，此时LED 输 出电压从零开始逐渐上升，COMP 电压也逐渐上升。当 LED 输出电压建立后， 变压器辅助绕组开始对VCC 进行 供电，芯片启动完成。COMP 的预充电时间可以通过 RCOMP 来进行调整， 较大的RCOMP 可以得到较大的环路相 位裕度。为了实现系统的环路稳定，CCOMP 电容建议 设定为100nF~1uF。在 COMP 脚并联一个10pF~100pF 的电容能有效的抑制COMP 脚的高频噪声。 输出电流设定 在功率管开始导通时，变压器初级绕组电流从零开始斜 坡上升，同时CS 脚的电压也斜坡上升。当 CS 脚电压上 升到CS 峰值控制电压时，功率管关断。变压器初级绕组 的峰值电流可以表示为： 𝐼𝑃_𝑃𝐾 = 𝑉𝐶𝑆𝑃 𝑅𝐶𝑆 其中，VCSP 为 CS 脚的峰值电压；RCS 为变压器初级绕 组电流采样电阻值。 在功率管关断时，储存在变压器上的能量由初级绕组转 移到次级绕组，此时次级绕组与初级绕组的峰值电流具 有以下关系： 𝐼𝑆_𝑃𝐾 = 𝐼𝑃_𝑃𝐾 × 𝑁𝑃 𝑁𝑆 其中，NP 是变压器初级绕组匝数；Ns 是变压器次级绕 组匝数。 在功率管关断后，变压器次级绕组开始进行退磁，此时 次级绕组电流以一定的斜率从峰值开始下降。当次级绕 组电流下降到零后，功率管开始重新导通。LED 输出平 均电流和次级绕组的峰值电流关系如下： 𝐼𝐿𝐸𝐷 = 2 ×𝐼𝑆_𝑃𝐾 × 𝑇𝐷𝐼𝑆 𝑇𝑆 其中，TDIS 为变压器次级绕组的退磁时间；TS 为功率管 的开关周期。因此，LED 输出平均电流可以表示为： 𝐼𝐿𝐸𝐷 = 2 × 𝑅𝐶𝑆 𝑁𝑃 𝑁𝑆 ×𝑉𝐶𝑆𝑃 × 𝑇𝐷𝐼𝑆 𝑇𝑆 TP8220 内部进行电流采样和恒流控制，使得： 𝑉𝐶𝑆𝑃 × 𝑇𝐷𝐼𝑆 𝑇𝑆 = 𝑉𝑅𝐸𝐹 其中，VREF 为输出平均电流基准电压， 典型值为300mV。

高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 5 因此，LED 输出平均电流可以表示为： 𝐼𝐿𝐸𝐷 = 2 × 𝑉𝑅𝐸𝐹 𝑅𝐶𝑆 𝑁𝑃 𝑁𝑆 从上式可知，LED 输出平均电流由变压器匝比，CS 电阻 和芯片内部的 300mV 基准电压决定，对变压器的电感量 不敏感。 准谐振开关 TP8220 工作在准谐振开关模式，功率管处于谷底零电流 导通，可以实现很低的开关损耗。功率管的漏极电压通 过变压器辅助绕组采样，并经由电阻分压来被 ZCD 脚检 测。在功率管关断期间，变压器次级 绕组的电流从峰值 开始下降。当次级绕组的电流下降至零时，功率管的漏 极电压开始进行准谐振，当漏极电压谐振至谷底时，功 率管重新开始导通。因此，功率管导通时的漏源电压最 小且漏源电流为零，故能实现很低的开关损耗。 保护功能 TP8220 集成了多种保护功能， 以保证系统的稳定和可靠。 包括 VCC 供电过压保护，VCC 供电欠压保护，LED 开 路保护，LED 短路保护和芯片过温保护等。 LED开路保护 当 LED 开路发生时，系统会仍然对输出电容进行充电， 则输出电压会逐渐上升， 此时变压器辅助绕组电压、VCC 电压和ZCD脚电压也跟随上升。当VCC电压上升到VCC 过压保护电压阈值或ZCD 电压在最小关断时间之后上升 到 ZCD 过压保护电压阈值时，则会触发芯片的保护逻辑 并锁死，系统马上停止工作。通过设定变压器辅助绕组 的分压电阻比例可以设定LED 输出开路时的开路电压： 𝑉𝐿𝐸𝐷_𝑂𝑉𝑃 = 𝑉𝑍𝐶𝐷_𝑂𝑉𝑃 × 𝑅𝑍𝐶𝐷𝐿+𝑅𝑍𝐶𝐷𝐻 𝑅𝑍𝐶𝐷𝐿 𝑁𝑆 𝑁𝐴 𝑉𝐿𝐸𝐷_𝑂𝑉𝑃 ≤ 𝑉𝑉𝐶𝐶_𝑂𝑉𝑃 × 𝑁𝑆 𝑁𝐴 其中，NA 是变压器辅助绕组匝数；VVCC_OVP 为 VCC 过压 保护电压；RZCDH, RZCDL 为变压器辅助绕组的上下分压电 阻；VZCD_OVP 为 ZCD 过压保护电压阈值。 调整RZCDH 的阻值， 可以对系统的线电压补偿功能进行微 调。当 LED 输出电流随输入电压的增大而增大时，减小 RZCDH 的阻值；反之，则增大 RZCDH 的阻值。RZCDH 的取 值建议为100kΩ~1MΩ。 LED短路保护 当 LED 短路发生时，LED 输出电压很小，变压器辅助绕 组的电压也很小，并不能进行谷底检测，则功率管在最 大关断时间后再重新导通。当 TP8220 连续 128 次检测 到功率管在最大关断时间后导通，则会触发芯片的保护 逻辑并锁死，系统马上停止工作。 过温保护 TP8220 具有过温保护功能从而能避免芯片高温损坏。当 芯片的结温达到150℃时，系统会立即停止工作，并一直 保持关断状态直到芯片的结温下降到125℃。 一旦系统进入锁死状态时，系统将进入自动重启动模式。 在系统完成自动重启动后，如果异常情况依然存在，则 系统会工作在打嗝模式，直到异常情况解除。 PCB 布局 TP8220在进行PCB布局时，建议按以下规则进行： 走线 1. 辅助绕组地先与VCC电容地连接，再与芯片地连接。 2. ZCD、COMP等信号地与芯片地连接， 走线越短越好。 3. 芯片地与CS电阻地连接后再与输入电容地连接， 且走 线越短越好。 4. ZCD 为弱信号，ZCD电阻应尽量靠近ZCD脚，并远离 干扰源。 5. 功率管的漏极为主要干扰源，走线越短越好。 6. VCC电容应尽量紧靠芯片的VCC脚和GND脚。 功率环路面积 功率环路的面积应当尽可能的小，例如变压器初级绕组、 功率管、CS电阻、输入电容组成的电流环路面积和次级 绕组、输出二极管、输出电容组成的电流环路面积。这 样可以改善系统的EMI特性。

高精度的原边反馈 LED 恒流驱动芯片 V1.1 Shenzhen TPOWER Semiconductor 6 封装外形尺寸 SOT23-6L 符号 毫米 最小值 标准值 最大值 A 1.00 - 1.45 A1 0.00 - 0.15 A2 0.90 - 1.30 b 0.31 - 0.50 c 0.08 - 0.22 D 2.90 BSC E 2.80BSC E1 1.60BSC e 0.95BSC e1 1.90BSC L 0.30 0.45 0.60  0° - 8° 注明: 本公司对本文档有修改的权利,本公司对本文档的修改恕不另行通知。