设计中功率隔离LED电源的15条经典对策

PN8326/8327是芯朋微第二代隔离LED电源驱动产品，提供10-30W电源解决方案，一年多来众多客户反馈8326/8327系列的不少优点，老化开关机不烧灯珠、空载电压稳定可调、环境110度不炸机等。在此，本文总结了工程师们调试中遇到的15个典型问题并给出解决方法!

一、芯片特点

内置高精度恒流原边控制器，集成专利高压启动模块电路，无需启动电阻;

集成700V高雪崩能力的功率MOSFET;

采用快速DMOS自供电技术无需变压器辅助绕组;

专利的内置线电压补偿电路，0.5%的补偿精度;

恒流输出值可调，±3%LED恒流精度;

优异的全面保护功能，包含精准输出开/短路保护、芯片欠压/过流保护，过温调节功能;

高低压脚分开两边，有效规避因生产工艺导致的打火炸机。

二、变压器设计要点

Bmax设计

PN8326-PN8327工作在电流断续模式(DCM)

根据电磁感应定理，最大磁通密度为：

其中Lp为变压器原边电感感量、Np为变压器原边圈数、Ae为变压器窗口面积、Vcs芯片CS脚内部基准最大值。

总结：由于芯片定Ipk变频运行，为降低磁芯损耗，防止变压器饱和而使恒流点下降，Bmax应控制在0.35T以内;在保证变压器不饱和的前提下，尽量增大Lp以减小开关损耗。

匝比设计

该系列产品采用(带线电压补偿的)开环恒流法：即固定去磁占空比D为0.5。理论上，恒流可由下式表达：

工程设计时，需考虑变压器耦合因子及采样误差的影响，η为系统的电流耦合系数(基本为0.85~0.9)。由其恒流原理可知，为保证系统正常运行，导通占空比必须小于0.5，即满足下式约束：

其中Vr为输出电压到变压器原边的折射电压、VF为D6正向压降、Vdc,min为EC1电压最小值。若(3)式不满足，芯片进入AbnormalMode。在一个工频周期内，芯片进入AbnormalMode时间越长，输出电压、输出电流的波动越明显。

总结：折射电压应小于输入电容电压最小值。

芯片温升

正常工作条件下，PN8326-PN8327系列均工作于DCM模式，在检查变压器参数没错的情况下，温升高，一般是由于开关频率过高而导致的开关损耗大引起，而输出功率满足以下约束条件：

其中Po为输出功率，LM为变压器感量、FS为开关频率、IPX为初级峰值电流、η为效率。在输出功率不变的条件下，增大变压器的感量，降低开关频率，减少开关损耗，温升也会相对降低，但同时注意到(1)式的Bmax值。另外，可以适当加大SW脚连接的PCB区域，并露铜改善芯片散热能力。

总结：最大功率条件下，芯片频率建议为40KHz~60KHz。

三、功率管应用要点

为提高系统可靠性，功率器件应降额使用，在最糟情况下，推荐降额系数如下：

电压De-rating系数为0.9，如芯片Vds电压低于630V(700*0.9)。

温度De-rating系数为0.9，如芯片表面温度低于135度(150*0.9)。

总结：功率器件应降额使用，在最糟情况下，电压及温度De-rating系数为0.9。

四、PCB设计要点

功率回路尽量短，且与其它回路分开，改善系统EMC;

采样回路尽量短，以防止采样受干扰，提高系统EFT能力;

VDD电容尽量紧贴芯片供电脚与GND脚，提高系统ESD能力;

芯片小信号回路应远离EMI滤波器的磁性元器件，改善电磁兼容性;

FB回路的走线应尽量短，以避免Trace阻抗引起的调整率一致性，电阻要离ICFBPIN脚越近越好，避免干扰引起输出不稳定;

地线最好为星形接地法：VDD的地，IC的地，FB脚外接电阻的地为一个地;Y电容的地，CS电阻的地为一个地;尽量单点接地，分别接到Balk的地，即为星形接地法;电流采样电阻的功率地线尽可能短，大电流跟小信号需分开，不要交叉输出不稳定;

FB电阻如果用贴片封装，上拉电阻(R4，R5)需用两个1206。

总结：PCB布线应保证各个回路最短、单点接地的原则。

五、十五个精选问题及解决