WLED筒灯与LED天花灯驱动器的设计优化

MT7920低功耗，高功率因子（PFC），高精度离线式LED驱动芯片。在AC85～264V的宽电压范围内，MT7920可以驱动高达30W的LED照明应用。

MT7920工作于恒流动态PWM模式，带有美芯晟专利技术的电流感应算法及一次侧反馈技术，提供精确的输出电流控制而无须光耦合器。

MT7920包括VDD／STP脚的过电压检测，一旦检测到过电压情况发生，芯片即进入“打嗝”模式以保证安全。同时MT7920还包括欠电压锁定，限流及过热保护等异常情况的保护，提供系统的可靠性。MT7920采用8脚的SOP8封装。

1.MT7920的特点

1）85～264V交流输入电压范围。

2）支持高PFC架构。

3）高精度恒流LED电流（±3％）。

4）支持无电解电容方案。

5）高达30W的输出驱动能力。

6）内置欠电压锁定保护。

7）内置过电压及过热保护。

8）U_DD过电压保护。

9）一次侧感应及恒流机制，无须光耦合器。

10）内置脉冲前沿消隐。

11）可调节恒流输出电流及输出功率。

12）具体软启动功能。

13）支持开／关电源四级调光功能。

14）1μA关机电流。

2.MT7920的引脚简介

MT7920的封装如图2-35所示。MT7920的引脚功能见表2-27。

图2-35 MT7920的封装

表2-27 MT7920的引脚功能

3.应用电路与原理介绍

应用电路如图2-36所示，其工作原理如下：

（1）启动过程

初始时，市电经过全桥整流及电容C5滤波，通过电阻R1A和R1B给MT7920提供启动电流与通路。由于MT7920所需启动电流较小，R1A和R1B可以选取较大阻值以节省功耗。一旦VDD电容C3充电到VTHH（约18V），MT7920发送3％占空比的脉冲至DRV脚。这一过程持续2ms或是直到辅助绕组能够独立给VDD脚供电。如果2ms过后，辅助绕组仍然不能独立给VDD脚供电导致VDD脚电压持续下降至6V，则本次启动失败，系统会重新开始一个新的启动过程。

图2-36 典型应用电路

（2）控制环路

成功启动后，MT7920通过R1A、R1B和C1来感应线电压并进而控制一次绕组的峰值电流。然后通过辅助绕组来检测二次绕组端的LED电压。由于辅助绕组的电压正比于LED电压，并且该电压通过R2和C2送入MT7920，以此来调节PWM信号的频率。这样流过LED的电流就可以精确调制。LED电流可以很容易地通过设置R1A、R1B、C1和R2、C2的阻值和容值来调节。

（3）断续电流模式检测

MT7920通过DSEN脚来检测功率MOS管漏极的电压波形。该电压波形经过R4、R5电阻分压器的比例校正。在断续电流模式，当存储于一次绕组的能量通过二次绕组耗尽时，该电压波形就会形成一个阻尼振荡（LC振荡）。MT7920将阻尼振荡转换为数字脉冲信号，并控制下一个驱动脉冲的发送。只有当阻尼振荡被检测到后，才允许下一个驱动脉冲发出，如此一来，确保系统工作于断续电流模式。

（4）输出短路／过电流折回操作

只要存储于变压器的能量在每个周期都耗尽，那么MT7920就会在DSEN脚检测到波形。正常情况下，在能量耗尽前的DSEN脚电压VDSEN是一个比较高的电压。当二次绕组短路（LED短路），或是输出电流过电流导致输出电压降低时，VDSEN也就按比例地降低。如果VDSEN在连续两个开关周期低于300mV，MT7920就会关闭控制环路，停止开关动作，等待VDD电压下降至VTHL（约为6V）。然后MT7920就开始进入启动过程。如果输出短路情况持续存在，此过程循环往复直至短路消失，VDSEN高于300mV，系统进入正常工作状态。

（5）开路跳脉冲模式

由于二次绕组与辅助绕组之间的耦合，输出开路，如LED灯被移走时，VDD脚的电压会随着二次绕组的电压升高而升高。当VDD电压高于18V时，MT7920就会停止往DRV脚送驱动脉冲。一旦VDD电压下降至18V内，DRV脚的PWM驱动信号就会恢复。跳脉冲模式的存在使得即使在二次绕组开路的情况下，VDD脚仍能保持在18V左右（有一定的纹波），同时二次绕组的开路电压也就限定在一定的电压范围内（由二次绕组与辅助绕组的匝数比决定）。由此，MT7920及其他器件就得到了保护。如果在意外情况下，VDD脚的电压持续升高，MT7920内部的齐纳管就会将VDD电压钳位在24V左右，以此作为第二级的保护。

（6）异常情况保护(www.xing528.com)

为防止异常情况下，VDD电压超出18V，MT7920内置一个24V的齐纳管进行钳位，以保护MT7920及其他器件。进一步，MT7920还包括了许多安全性的考量。R1由两个电阻R1A和R1B串联，一方面可以由两个电阻来承担市电的高电压，解决电阻的耐压问题，另一方面可以防止由于任何一个电阻短路造成MT7920的烧毁。任何电阻、电容及二极管的开路或短路，都不会造成MT7920或其他器件的致命损毁。

4.7WLED筒灯、LED天花灯驱动器电路原理图

7W LED筒灯、LED天花灯驱动器电路原理图如图2-37所示。

5.7WLED筒灯、LED天花灯驱动器电路BOM表

7W LED筒灯、LED天花灯驱动器电路BOM表见表2-28。

表2-28 7WLED筒灯、LED天花灯驱动器电路BOM表

（续）

图2-37 7W LED筒灯、LED天花灯驱动器电路原理图

注意：

1.电容Cl、C2决定了芯片的导通时间与周期，而且电流与该器件温度相关，建议使用±2%的NPO系列；电阻R1A、R1B、R2A、R2B也决定了芯片的导通时间与周期，建议使用±1%精度的器件；变压器T1，一次电感量L_p输出电流相关，L_p的一致性尽量高，漏感尽量小。

2.由于外围元器件参数（阻容兀件、变压器L_p等）的偏差，批量生产中输出电流I₀可能需要微调；针对不同的板子，如果I₀偏大，则应增大R2A，可以从330kΩ.fl调整到3Ωkfl、3Ωkfl、4Ω.0.、4Ω0knI₀，，、偏小，则应减小R2A，可以从3Ω0kn调整到3Ω0kn、2Ω.0.、2Ω0k0、2Ω.0.。

3.额定输出电流为350mA；对丁不同并联的LED灯串，输I₀流，调的可橱范围为(45 mA，350mA)；如果需要减小输出电流，应₁小R，，其₁ R₁=RR₁+尺，B：I₀，，，∈(45 mA，350mA)；如果需要的输I₀＜，。<45 I₀＞，¨>350mA，建议重新设计变参数。压器等

6.变压器的参数

变压器示意图如图2-38所示。

变压器T的参数如下：

（1）磁心材料、型号

锰锌软磁铁氧体材料，建议为R2KB或3C90系列“功率材料”；采用EE16磁心，骨架为卧式、引脚5﹢5。

图2-38 变压器示意图

（2）一次侧电感量

L_p=1020μH，采用磁心中间磨气隙的方法；漏感尽量小。

变压器T的绕组参数见表2-29。

表2-29 变压器T的绕组参数

注意：抗电强度（一次侧-二次侧）：AC3000V／60s，电流小于1mA；浸漆；8脚剪断，4脚绕线后剪短；成品浸漆。

7.PCB设计注意事项

1）AGND与PGND：采用星形走线方式，从C13的GND脚分开，一路连接MOSFET的S脚、芯片6脚PGND，另一路连接其他GND（包括AGND）。

2）芯片3脚：该引脚为mV级的小信号，非常容易受到干扰，应该远离D2的正极走线、MOSFET的漏极走线、芯片8脚的drive走线。

3）芯片4脚：该引脚应该远离D2的正极走线、MOSFET的漏极走线、芯片8脚的drive走线。

4）R5：应该离变压器近些，尽量减少辅助绕组的走线（电压摆幅比较大）。

5）C1、C2：这两个电容尽量靠近芯片，电容的GND与芯片的AGND尽量近。

6）C5：尽量放在芯片的Vdd脚和AGND脚附近。

7）MOSFET的漏极：PCB面积尽量小，以减小EMI干扰。

8）一次侧部分与二次侧部分：尽量保证6mm的安全间距，如果做不到，需要在PCB上开槽。