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1、M8831 7 / 8 V1.0版 概述 M8831 是一款高精度降压型 LED 恒流驱动芯片。 芯 片 工 作 在 电 感 电 流 临 界 连 续 模 式 ， 适 用 于 85Vac~265Vac 全范围输入电压的非隔离降压型 LED 恒
2、流电源。 M8831 芯片内部集成 500V 功率开关，采用专利的 驱动和电流检测方式，芯片的工作电流极低，无 需辅助绕组检测和供电，只需要很少的外围元件， 即可实现优异的恒流特性，极大的节约了系统成 本和体积。 M8831 芯片内带有高精度的电流采样电路，同时 采用了专利的恒流控制技术，实现高精度的 LED 恒流输出和优异的线电压调整率。芯片工作在电 感电流临界模式，输出电流不随电感量和 LED 工 作电压的变化而变化，实现优异的负载调整率。 M8831 具有多重保护功能，包括 LED 开路/短路保 护，SEN 电阻短路保护，欠压保护，芯片温度过热 调节等。 典型应用 特
3、点 n 电感电流临界连续模式 n 内部集成 500V 功率管 n 无需辅助绕组检测和供电 n 芯片超低工作电流 n 宽输入电压 n ±3% LED 输出电流精度 n LED 开路保护 n LED 短路保护 n SEN 电阻短路保护 n 芯片供电欠压保护 n 过热调节功能 n 采用 SOP-8 封装 应用 n LED 蜡烛灯 n LED 球泡灯 n 其它 LED 照明 图 1 M8831 典型应用图 定购信息 定购型号 封装 温度范
4、围 包装形式 M8831DR SOP8 -40 ℃到 105 ℃ 编带 2,500 颗/盘 管脚封装 图 2 管脚封装图 管脚描述 极限参数(注 1) 符号 参数 参数范围 单位 IDD_MAX VDD引脚最大电源电流 5 mA DRAIN 内部高压功率管漏极到源极峰值电压 -0.3~500 V SEN 电流采样端 -0.3~6 V ROVP 开路保护电压调节端 -0.3~6 V PDMAX
5、功耗(注 2) 0.45 W θJA PN结到环境的热阻 145 ℃/W TJ 工作结温范围 -40 to 150 ℃ TSTG 储存温度范围 -55 to 150 ℃ ESD (注 3) 2 KV 注 1：最大极限值是指超出该工作范围，芯片有可能损坏。推荐工作范围是指在该范围内，器件功能正常，但并不完全保 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参数规 范。对于未给定上下限值的参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了器件性能。 注 2：温度升高最大功耗一定会减小
6、这也是由 TJMAX, θ JA,和环境温度 TA 所决定的。最大允许功耗为 PDMAX = (TJMAX - TA)/ θ JA或是极限范围给出的数字中比较低的那个值。 注 3：人体模型，100pF 电容通过 1.5KΩ电阻放电。 推荐工作范围 符号 参数 参数范围 单位 ILED 1 输出LED电流@ Vout=72V (输入电压176V～265V) 160 mA ILED 2 输出LED电流@ Vout=36V (输入电压176V～265V 220 mA 电气参数(注 4, 5) （无特别
7、说明情况下，VDD =15 V, TA =25 ℃） 符号 描述 条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源电压 VDD_CLAMP VDD 钳位电压 1mA 16.8 V VDD_ON VDD 启动电压 VDD 上升 13.8 V VDD_UVLO VDD 欠压保护阈值 VDD 下降 9 V IST VDD 启动电流 VDD= VDD-ON - 1V 120 180 uA IOP VDD 工作电流 FOP=70KHz 100 150 uA 电流采样 VSEN_TH
8、 电流检测阈值 388 400 412 mV VSEN_SHORT 短路时电流检测阈值 输出短路 200 mV TLEB 前沿消隐时间 350 ns TDELAY 芯片关断延迟 200 ns 内部时间控制 TOFF_MIN 最小退磁时间 4.5 us TOFF_MAX 最大退磁时间 240 us TON_MAX 最大开通时间 40 us VROVP ROVP 引脚电压 0.5 V 功率管 RDS_ON 功率管导通阻抗 VGS=15V
9、/IDS=0.4A 14 Ω BVDSS 功率管的击穿电压 VGS=0V/IDS=250uA 500 V IDSS 功率管漏电流 VGS=0V/VDS=500V 10 uA 过热调节 TREG 过热调节温度 150 ℃ 注 4：典型参数值为 25˚C 下测得的参数标准。 注 5：规格书的最小、最大规范范围由测试保证，典型值由设计、测试或统计分析保证。 内部结构框图
10、 应用信息 图 3 M8831 内部框图 M8831 是一款专用于 LED 照明的恒流驱动芯片， 应用于非隔离降压型 LED 驱动电源。采用专利的 恒流架构和控制方法，芯片内部集成 500V 功率开 关，只需要极少的外围组件就可以达到优异的恒 值电压进行比较，当 SEN 电压达到内部检测阈值时， 功率管关断。 电感峰值电流的计算公式为： 流特性。而且无需辅助绕组供电和检测，系统成 本极低。 IPK = 400 (mA) R SEN 启动 系统上电后，母线电压通过启动电阻对 VDD 电容充 电，当 VDD 电压达到
11、芯片开启阈值时，芯片内部控 制电路开始工作。M8831 内置 17V 稳压管，用于 其中，RSEN 为电流采样电阻阻值。 SEN 比较器的输出还包括一个 350ns 前沿消隐时间。 LED 输出电流计算公式为： 钳位 VDD 电压。芯片正常工作时，需要的 VDD 电流极 低，所以无需辅助绕组供电。 ILED = IPK 2 恒流控制，输出电流设置 芯片逐周期检测电感的峰值电流，SEN 端连接到内 部的峰值电流比较器的输入端，与内部 400mV 阈 其中， IPK 是电感的峰值电流。 储能电感 M8831 工作在电感电流临界
12、模式，当功率管导通 时，流过储能电感的电流从零开始上升，导通时 间为： Tovp » L ´VSEN RSEN ´Vovp t on = L ´ IPK V - V 其中， VSEN 是 SEN 关断阈值（400mV） IN LED 其中，L 是电感量；IPK 是电感电流的峰值；VIN 是 经整流后的母线电压；VLED 是输出 LED 上的电压。 Vovp 是需要设定的过压保护点 然后根据 Tovp 时间来计算 Rovp 的电阻值，公式 如下： 当功率管关断时，流过储能电感的电流从峰值开 始往下降，当电感电流下
13、降到零时，芯片内部逻 辑再次将功率管开通。功率管的关断时间为： Rovp » 15*Tovp*106 保护功能 （kohm） t = L ´ IPK M8831 内置多种保护功能，包括 LED 开路/短路保 V off LED 护，SEN 电阻短路保护，VDD 欠压保护，芯片温度过 储能电感的计算公式为： L = VLED ´ (VIN - VLED ) f ´ IPK ´ VIN 其中，f 为系统工作频率。M8831 的系统工作频 率和输入电压成正比关系，设置 M8831 系统工作 频率时，选择在输入电压最
14、低时设置系统的最低 工作频率，而当输入电压最高时，系统的工作频 率也最高。 M8831 设置了系统的最小退磁时间和最大退磁时 间，分别为 4.5us 和 240us。由 tOFF 的计算公式可 知，如果电感量很小时，tOFF 很可能会小于芯片的 最小退磁时间，系统就会进入电感电流断续模式， LED 输出电流会背离设计值；而当电感量很大时， tOFF 又可能会超出芯片的最大退磁时间，这时系统 就会进入电感电流连续模式，输出 LED 电流同样 也会背离设计值。所以选择合适的电感值很重要。 过压保护电阻设置 开路保护电压可以通过 ROVP 引脚电阻来设置， ROVP 引脚电压为 0.5V。
15、 当 LED 开路时，输出电压逐渐上升，退磁时间变 短。因此可以根据需要设定的开路保护电压，来 计算退磁时间 Tovp。 热调节等。当输出 LED 开路时，系统会触发过压 保护逻辑并停止开关工作。 当 LED 短路时，系统工作在 5KHz 低频，SEN 关断阈 值降低到 200mV，所以功耗很低。当有些异常的情 况发生时，比如 SEN 采样电阻短路或者变压器饱和， 芯片内部的快速探测电路会触发保护逻辑，系统 马上停止开关工作。 系统进入保护状态后，VDD 电压开始下降；当 VDD 到 达欠压保护阈值时，系统将重启。同时系统不断 的检测负载状态，如果故障解除，系统会重新开 始正常工作。
16、 过温调节功能 M8831 具有过热调节功能，在驱动电源过热时逐 渐减小输出电流，从而控制输出功率和温升，使 电源温度保持在设定值，以提高系统的可靠性。 芯片内部设定过热调节温度点为 150℃。 PCB 设计 在设计 M8831 PCB 时，需要遵循以下指南： 旁路电容 VDD 的旁路电容需要紧靠芯片 VDD 和 GND 引脚。 ROVP 电阻 开路保护电压设置电阻需要尽量靠近芯片 ROVP 引脚。 地线 电流采样电阻的功率地线尽可能短，且要和芯片 的地线及其它小信号的地线分头接到母线电容的 地端。 功率环路的面积 减小功率环路的面积，如功率电感、功率管、母 线电容的环路面积，以及功率电感、续流二极管、 输出电容的环路面积，以减小 EMI 辐射。 NC 引脚 NC 引脚必须悬空以保证芯片引脚间距离满足爬电 距离 DRAIN 引脚 增加 DRAIN 引脚的铺铜面积以提高芯片散热。 封装 丝印描述
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