SSL4101T,NXP SSL4101T, 恩智浦SSL4101T, SSL4101T SO-16 , SSL4101T產品說明

 

產品名稱：SSL4101|SSL4101T|NXP SSL2129T  品牌：NXP（恩智浦）

封裝：SO-16    SSL4101T現貨：有SSL2129 AT現貨     最小包裝：2500PCS/盤

 

 

SSL4101T產品描述、概述

SSL4101T集成了功率因數校正（PFC）控制器和返馳控制器。其高集成度最大程度減少了外部器件數量,可實現經濟高效的LED照明應用電源。內置綠色節能特性可滿足各種功率高效運行需求。比如：大功率準諧振工作模式、中功率谷值跳躍準諧振工作模式以及低功率降頻工作模式。在低功率水平下,PFC會關斷以保持高效運行。

GreenChipIII+是第三代綠色開關電源控制集成電路。SSL4101T 將一個功率因數校正控制器和一個反激控制器結合在一起。它的集成度高,對于成本效率高的LED 照明應用電源的設計,只需要數量很少的外部元件。

內嵌專用的綠色功能可在任何功率級別下提供很高的效率。這適用于大功率級別下的準諧振運行,帶有波谷跳躍的準諧振運行,也適用于小功率的降低頻率運行。

在小功率條件下,反激控制器切換到頻率減小模式,并且將峰值電流限制在它的最大值的25%。

在變壓器發出的可聽見的噪音最小的時候,這將確保低功率條件下的高效率和良好的備用電源性能。

SSL4101T 是一款多芯片組件(MCM),包含兩塊芯片。專有的高電壓BCD800 工藝,用一種有效并且綠色的方法使從整流過的寬電壓直接啟動變得可行。低電壓絕緣硅被用于精確的、快速的保護功能和控制。

在功率要求10W 到300W 范圍,SSL4101T 使高效并且可靠的LED 照明應用電源的設計易于實現,并且只需要最少數量的外部元件。

新的SSL4101T 使得傳統的150W LED 照明應用電源（寬電壓輸入,48V（DC）輸出,TEA1761T副邊同步整流）在滿載時達到下列性能：

    120 V (AC)：92 %  效率,,0.998  功率因數,4.7 %  總諧波失真, < 175 mW  待機功率

    277 V (AC)：94 % 效率,,0.988 功率因數,,8.5 % 總諧波失真, < 390 mW 待機功率

工業標準THD,低待機輸入功率和高效率在滿載和任何額定輸入電壓的情況下,SSL4101T 使得LED 照明應用電源達到輸入電流總諧波失真< 20 %的工業標準：

  100 V (AC), 120 V (AC), 230 V (AC), 240 V (AC)  和277 V (AC).

用SSL4101T,在保持輸入功率在待機模式下低于0.5W的最大值,一個低功率控制器（< 50 mW）可以被LED 照明應用電源的輸出直接驅動。

特別高的效率可以在LED 照明應用電源中用SSL4101T 實現(在92 %  到94 %)。這確保電源在缺少散熱的封閉空間里運行穩定（固態照明應用特有的）

 

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SSL4101T特性和優勢

SSL4101T集成PFC和返馳控制器

SSL4101T真正采用全電壓工作：70 V (AC)至305 V (AC)

SSL4101T高度集成,實現：

- 極少外部元件數

- 經濟有效的設計

SSL4101T片內啟動電流源

SSL4101T谷低/零電壓開關可以最大限度減小開關損耗

SSL4101T限制頻率減小開關損耗

SSL4101T返馳輸出檢測到低負載時關閉PFC

SSL4101T谷底開關可以最大限度減小開關損耗

SSL4101T低功率操作狀態下,固定最小峰值電流降頻

SSL4101T故障時系統安全重啟模式

SSL4101T通過消磁檢測實現連續保護模式運行

SSL4101T欠壓保護(UVP)（過載限流保護）

SSL4101T兩個轉換器精確過壓保護(OVP)

SSL4101T兩個轉換器開環控制保護

SSL4101T IC過溫保護

SSL4101T低可調過流保護（OCP）

SSL4101T通用閉鎖保護輸入

 

特征和優點

.1    區別性特征

    集成功率因數校正和反激控制器。

    真正的寬電壓運行:70 V (AC)  至305 V (AC)。

    高集成度,所需外部元件數量非常少并且設計的成本效率高。

2    綠色特征

片上的啟動電流源。

3    功率因數校正綠色特征

    波谷/零電壓切換使得開關損耗最小化(恩智浦半導體專利)。

    限制頻率以減小開關損耗。

當檢測到反激輸出為低負載時關閉功率因數校正電路。

4    反激綠色特性

    波谷切換使得開關損耗最小化(恩智浦半導體專利)。

    在低功率下運行時,固定峰值電流而減小頻率以保持低輸出功率下的高效率。

5    保護特征

    有安全重啟模式以應對系統出錯的情況。

    對所有變換器都有用去磁檢測的連續模式保護(恩智浦半導體專利)。

    欠電壓保護(UVP) (過載反饋)。

    對所有的變換器都有精確的過電壓保護（OVP）(適用于反激式變換器)。

    對所有的變換器都有開環控制回路保護.  對于反激式變換器,開路保護就是安全重啟。

    芯片過熱保護。

對于所有的變換器都有低的可調節的過流保護(OCP)斷電電平。

    用于閉鎖保護的寬電壓輸入電路,例如用于系統過熱保護(OTP)

 

SSL4101T應用

工業高棚和低棚照明

商業室內照明

停車場和廣場照明

街道照明

 

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SSL4101T產品分類描述圖

 

SSL4101T功能框圖

 

 

SSL4101T管腳排列圖

 

 

SSL4101T管腳描述圖

 

SSL4101T啟動和欠電壓閉鎖(UVLO)

起初,VCC 引腳上的電容通過來自HV 引腳上的高電壓充電。只要VCC 上的電壓低于Vtrip ,充電電流就變小。一旦VCC 腳短接地的話,這樣就保護了芯片。在很短的啟動時間內,充電電流超過Vtrip并繼續增大,直到VCC 達到Vth UVLO ( )。如果VCC 在Vth 和Vstartup 之間,充電電流會再次變低,以確保出錯情況下的低占空比。

當VCC 腳上的電壓超過Vstartup 時,控制邏輯激活內部電路并且關斷HV的充電電流。首先,LATCH引腳的電流源被激活,而PFCSENSE 和FBSENSE 腳上的軟啟動電容充電。當LATCH 腳上的電壓超過Ven LATCH ( ) 并且PFCSENSE 腳上的軟啟動電容充電時,功率因數校正電路被激活。反激變換器也被激活（假若FBSENSE 腳上的軟啟動電容在充電）。而后,反激變換器的輸出電壓調整到額定輸出電壓。最后,芯片供電由反激變換器的輔助繞組提供。見圖4.

如果在啟動期間,在VCC 腳上的電壓達到Vth UVLO ( )之前LATCH腳上的電壓不能達到Ven LATCH ( ) ,LATCH 腳上的輸出將被激活并且充電電流將再次接通。一旦反激變換器啟動,FBCTRL 腳上的電壓就被檢測。如果在預定的時間內,反激變換器的輸出電壓沒有達到它的預期規定值,則FBCTRL 腳上的電壓達到Vto FBCTRL ( ) 并且假設是錯誤的。然后,SSL4101T  啟動安全模式。

當某一個保護功能被激活時,所有的變換器都停止轉換并且VCC 上的電壓降至Vth UVLO ( )。一個閉鎖保護電路通過HV 引腳再給電容CVCC 充電,但是不重啟變換器。對于一個安全重啟保護電路,電容是通過HV 引腳在充電然后裝置重啟（見方框圖1）。

如果功率因數校正電路發生過壓保護,V V VOSENSE ovp VOSENSE ? ( ),只有到VOSENSE 腳上的電壓再次降至Vovp VOSENSE ( )時,功率因數校正控制器才會停止轉換。而且,如果檢測出一個低電壓的電源V V VINSENSE stop VINSENSE ? ( ) ,只有到V V VINSENSE start VINSENSE ? ( )時,功率因數校正控制器才會停止切換。

當VCC 腳上的電壓降至低于欠電壓閉鎖的值時,所有的控制器停止切換并且重新進入安全重啟模式。在安全重啟模式中,驅動輸出是無效的,并且VCC 腳上的電壓通過引腳HV 重新充電。

 

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SSL4101T供電管理

所有內部相關電壓都是由一個溫度補償和修整過的片上帶隙電路導出來的。內部相關電流都是由一個溫度補償和修整過的片上電流相關電路導出來的。

 

SSL4101T閉鎖輸入

LATCH 腳是一個通用的輸入引腳,可以用于關斷所有的變換器。該引腳流出電流Io （一般為80uA）。一旦該引腳上的電壓降至低于1.25V,就會關斷所有變換器。

在最初的啟動過程中,轉換是被抑制的,直到LATCH 腳上的電容電壓被充電至高于1.35V（典型的）。該引腳上沒有任何內部濾波電路。一個內部的2.9V（典型的）穩壓鉗位電路保護該引腳不受過高的電壓損害。

 

SSL4101T快速閉鎖重置

在典型的應用中,電源可以被暫時地打斷來重置閉鎖保護。功率因數校正緩沖電容Cbus 不需要為重置這個閉鎖保護而放電。

一般來說,功率因數校正緩沖電容Cbus 必須放電,讓VCC 降至這個重置電平。當閉鎖保護被重置時,VINSENSE電路的鉗位電路就失效了。（見章節7.2.8）一旦VINSENSE電壓降至低于750mV（典型的）然后再升至870mV（典型的）,閉鎖保護就被重置了。通過移除引腳VCC 和HV 上的電壓也能重置閉鎖保護。

 

SSL4101T過熱保護

電路中提供了一個精確的內部溫度保護功能。當接合點的溫度超過熱關斷溫度時,芯片就停止轉換。一旦過熱保護功能被激活,電容CVCC 不會通過HV 電源重新充電。如果VCC 供電電壓不足,過熱保護電路就會由HV 引腳供電。

SSL4101T過熱保護是一個閉鎖保護。它可以通過移除引腳VCC 和HV 上的電壓或者快速閉鎖重置功能實現重置。

SSL4101T功率因數校正電路

SSL4101T功率因數校正電路工作在帶有波谷切換的準諧振或斷續導通模式下。僅在前一次次級導通結束并且功率因數校正MOSFET 兩端的電壓已經達到最小值時,下一次初級開通才開始。PFCAUX 引腳上的電壓被用來檢測變壓器去磁和外部功率因數校正MOSFET 開關的最小電壓。

 

SSL4101T導通時間控制

功率因數校正電路是在導通時間控制下進行工作的。在等級D 的要求內,一個典型應用中的電源諧波的減小是良好的。

SSL4101T波谷切換和去磁（PFCAUX 引腳）

功率因數校正MOSFET 在變壓器去磁后開通。內部電路連接至PFCAUX 引腳檢測次級導通的結束。它也檢測功率因數校正MOSFET 兩端的電壓。下一次導通在功率因數校正MOSFET 兩端的電壓達到它的最小值時開始,目的是為了減小開關損耗和電磁干擾。如果沒有在PFCAUX 引腳上檢測到去磁信號,則在最后一個PFCGATE 信號后50us（典型的）,控制器產生一個零電流信號。如果沒有在PFCAUX 引腳上檢測到波谷信號,則在檢測到去磁結束后4us,控制器產生一個波谷信號。

為了保護內部電路不受雷擊事故的傷害,加一個5K 的串聯電阻到這個引腳是合適的。為了保護由外部干擾引起的錯誤切換,電阻應該被放在印刷電路板上離芯片位置比較近的地方。

 

SSL4101T頻率限制

為了優化變壓器和使開關損耗最小,開關頻率被限制在最大為fsw PFC ( ) 。如果準諧振的頻率在fsw PFC ( ) 最大限制之上,系統轉換到斷續導通模式。并且在這里,只有開關（波谷切換）兩端電壓處在最小值時,功率因數校正MOSFET 才開通。

SSL4101T電源電壓補償（VINSENSE 引腳）

功率因數校正傳遞函數的數學方程包含電源輸入電壓的平方。在一個典型應用中,對于低電源輸入電壓這將導致一個低的帶寬,然而在高電源輸入電壓下電源諧波減少（MHR）的要求將難以滿足。為了補償電源輸入電壓的影響,SSL4101T 包含一個校正電路。通過VINSENSE 引腳,可以測量平均輸入電壓和提供信息給一個內部補償電路。通過這個補償,在整個電源輸入范圍內可以保持規定回路帶寬是恒定的,在加載步驟生成一個快速的瞬態響應,然而仍要遵守等級D 的MHR要求。

在一個典型的應用中,規定回路的帶寬通過PFCCOMP 引腳上的一個電阻和兩個電容來設置。

SSL4101T軟啟動（引腳PFCSENSE）

SSL4101T低功率模式

過流保護（PFCSENSE 引腳）

電源欠電壓閉鎖/低壓保護（VINSENSE 引腳）

 過壓保護(VOSENSE 引腳)

 

 PFC 開路保護（VOSENSE 引腳）

功率因數校正電路不會開始轉換直到VOSENSE 引腳上的電壓高于Vth ol VOSENSE ( )( ) 水平。這將保護電路不被開路和VOSENSE 短路情況損害。

 

 SSL4101T驅動（PFCDRIVER 引腳）

功率MOSFET 的門極驅動電路有一個典型值為500mA 的電流源和一個典型值為1.2A 的電流吸收端。為了高效運行,允許功率MOSFET 快速開通和關斷。

 

SSL4101T反激控制器

SSL4101T 包含一個用于反激變換器的控制器。反激變換器運行在帶有波谷切換的準諧振或者斷續導通模式下。在啟動過后,反激變壓器的輔助繞組提供去磁檢測并且驅動IC。

 

 SSL4101T多種模式運行

EMI 限制,

波谷切換（HV 引腳）

電流模式控制（FBSENSE 引腳）

由于電源調整率好,電流模式控制被運用在反激變換器中。初級電流通過FBSENSE 引腳穿過外

部電阻來進行檢測,并且與一個外部控制電壓相比較。外部控制電壓與FBCTRL 引腳上的電壓成比例,見圖9。

去磁（FBAUX 引腳）

反激控制/超時BCTRL 引腳）

引腳FBCTRL 通過一個內部電阻（典型值為3k）連接了一個3.5V 的內部電壓源。一旦該引腳上的電壓超過2.5V（典型的）,這個連接就會失效。電壓高于2.5V 時,該引腳上有一個帶偏壓的小電流。當該引腳上的而典雅上升至超過4.5V（典型的）,會出現故障并且開關被抑制。在SSL4101T 中,然后就會重啟。

當一個小電容連接到該引腳時,有一個超時保護功能來防止開路情況的發生（見圖10 和圖11）。通過將FBCTRL 引腳接一個電阻（100kΩ）至地可以使超時保護功能失效。如果該引腳短接至地,反激控制器的切換會被抑制。

在正常運行情況中,當變換器調整輸出電壓時,從最小輸出功率到最大輸出功率FBCTRL 引腳上的電壓在1.4V 和2.0V（典型值）之間變化。

軟啟動（引腳FBSENSE）

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