LM3445data-sheet-中文

LM3445
可支持TRIAC 调光器的离线LED驱动器LM3445一款自适应固定关断时间的AC/DC降压恒流控制器，具有调光用的TRIAC调光译码电路。

LM3445可以为大功率的LED提供恒定电流并且内置
三端双向可控硅调光译码器。

因此可以利用标准的三端双向可控硅调光器执行
调光对比极大的LED调光功能。

此外,该芯片采用可支持高频操作的架构,可与体积小巧的外置被动元件搭配使用.。

LM3445包含一个内置泄流器电路。

每当线路电压下跌至较低水平时,泄流器会容许电流继续流通,以便三端双向可控硅调光器可以继续正常运行。

该芯片内置的被动式功率因数校正电路可以在周期内的大部分时间直接从线路截取电流,为降压稳压器提供恒定的正电压,并确保最低的耗电量，LM3445芯片的优势还包括:过热停机、限流及欠压锁定等保护功能。

特点
■TRIAC调光译码电路
■支持80VAC～270VAC的宽电压输入
■可将输出电流调节至1A甚至更高
■可调开关频率
■低静态电流
■可编程关断时间设置确保纹波电流恒定
■热关断
■无120Hz闪烁
■10引脚Mini SOIC封装
■正在申请注册专利的控制架构
应用
■传统可控硅调节电路
■建筑物内外照明系统
■工业和商业照明系统■住宅照明系统
典型LM3445驱动应用电路
信号定义
订购信息
管脚说明
绝对最大值额定值
如果军事/航空航天设备需要采用产品，请与美国国家半导体公司销售处/分销商联系产品规格。

COFF输入电流 100mA;
连续功率耗散内部限制
ESD磁化率
HBM 2kv
结温（T） 150℃
存储温度范围 -65℃ to +150℃
最大铅焊温度 260 ℃
工作条件
Vcc 8.0v 到12v
结晶 -40℃到+125℃
电气特性在标准的外部条件 T=25℃以及黑体字应用在工作温度范围（T=-40℃+125℃）内。

最高及最低限制测试通过。

设计或者同级相关性，典型值代表在T=+25℃最有可能的参数值。

仅供参考。

典型性能特性
简化内部结构框图
应用信息
功能描述
LM3445包含了所有必须的电路来建立线性电源（主要电源）支持由传统的TRIAC 调光电路控制的输出电路。

作者：相位控制调光概述
基本的可控硅调光器电路如图所示：
将R1、R2及C1连接在一起的RC电路可以令TRIAC调光器延迟启动，直至C1的电压上升至触及交流二极管（diac）的触发点电压。

电位计的电阻越高（滑动指针越往下滑移），启动延迟时间便越长。

这样可缩短TRIAC调光器的“导通时间”或缩小其“导通角”（⊙）。

负载获得的平均供电变
可减少。

a中显示了完整的正弦波输入电压，即使设置亮度为最大值，很少有调光器可以提供100% on-time i.e .
图3（b）显示了一个调光器的理论波形，导通时间通常被定义为“导通角”并且可以设定为固定的相位。

RC电路引发的TRIAC调光器延迟启动时间，通常被定义为“firing angle ”简单的用180°-⊙。

图3（c）显示了一个所谓的逆相波形调光器，有时也被称为电子调光器，但这种基于微控制器的调光器通常比较昂贵，并且可以使用双向可控硅元件等。

注意：这种控制方法减少了过度噪声尖峰。

因为LM3445在设计的时候考虑了最短的启动时间并控制相应的电流，所以大部
分的的相位控制调光器都可以成功使用。

操作原理
图4是LM3445参考电路的基本外围电路
双向可控硅整理波形
整流桥，BRI，将电压（5v）转换成如5b所以的半正弦波，图5a显示了经过二极管D3（填谷式电路，Vbuck）后的波形。

图5 经过整流桥后无可控硅调光波形
图 6 经过整流桥后带可控硅调光的电压波形
LM3445线路检测电路
经过一个串联通路整流器（R2，D1，Q1），将整流的线路电压转换一个适当的电平被LM3445的引脚BLDR感测，D1是一个典型的15V齐纳二极管，由于Q1源级未连接电容器，当线路电压降至15V以下时，允许IC引脚BLDR上的电压随整流电压升高和降低（见下一节的角度检测电路）。

二极管(D2,C5)的作用是，当ic引脚BLDR上的电压变低时，维持IC
引脚VCC上的电压，是IC能正常工作。

R12的作用有两个：一是用作泄放引脚BLDR节点寄生电容的电荷；二是在小电流输出上操作时，为调光器提供所需要的保持电流。

双向可控硅维持电流电阻
为了模拟白炽灯灯泡（实际上一个电阻负载），与led驱动，现有的可控硅调光电路将需要一小部分的保持电流在整个AC线路中，外置泄放电阻R5被连接在Q1的源级和地之间，来维持这个电流，大部分的可控硅电路只需要很小的维持电流，一些市场上“便宜”的可控硅调光需要的维持电流要大一些。

R5的阻值大小取决于：
●LM3445将用于那种可控硅中；
●在调光电路中有多少Led灯。

在一个应用LM3445简单的可控硅调光电路中，一个限流电阻的阻值在之间，当电路中的LED灯的数量增加时，R5的阻值也相应增加，少量的可控硅调光电路可能需要限流电阻低于，或者是地狱LM3445的维持电流，权衡性能和效率，随着限流电阻R5增大，LM3445综合效率会随之提高。

电路检测
可控硅（TRIAC）导通角检测电路利用一个门限为7.2V的比较器监测IC引脚BLDR 来确定可控硅（TRIAC）是导通或者关断。

比较器输出ASNS经4us的延迟线控制一个泄放电路并驱动一个缓冲器，缓冲器输出引脚摆幅被限制在0-4V，R1和C3组成的1.0Hz低通滤波器。

调光译码电路产生一个DC变化电压，相应的调光器占空比进行变化，因此，LM3445可以很好的在50Hz或60Hz的电压下工作。

泄放结构
当BLDR引脚的电压低于7.2V阈值时，泄放MOSFET漏极上的信号通过内部电阻（230）
到达稳压器，维持调光电路。

当超过7.21V时，泄放电阻增加效率。

FLTR1 引脚
FLTR1引脚有两个作用，第一个过滤器的输入。

从ASNS输出的120Hz PWM信号
滤波转换为一个直流信号，该直流信号通过与一个从1到3V时，频率为5.8KHz的三角波信号进行比较，产生一个更高频率，且占空比正比与可控硅调光器开启时间的PWM信号。

当该引脚拉到大于4.9V（典型值）的时候，进入三态。

DIM解码器
TRIAC导通角检测电路利用一个门限为7.2v的比较器监听IC引脚BLDR来确定TRIAC 是导通或者关断，比较器输出经过4us的延迟线控制一个泄放电路并驱动一个缓冲器。

缓冲期输出（引脚ASNS）摆幅被限制在0-4V，经R1和C1组成的低通滤波器滤波，通过IC引脚FLTR1输入到斜坡比较器（反向端），与斜坡比较器产生的5.88khz、1-3v的锯齿波相比较，斜坡比较器输出驱动引脚DIM和一个N沟道MOSFET。

MOSFET漏极上的信号经内部370k和IC引脚FLTR2上的电容C4组成的（第二个）低通滤波器滤波，输至内部PWM 比较器，调光译码器输出一个幅度从0-750ma变化的DC电压，相应的调光器占空比是从25%到75%变化，TRIAC导通角范围从45到135度。

从而直接控制LED的峰值电流，获得几乎从0%到100%的调光范围。

填谷式电路
U buck作为降压变化器的DC总线电压，提供LED灯串的电压，D3保持U buck 在V+开启和关断的时候保持一直处于高电平，防止发生电压反相。

C10可以衰减U buck电压纹波，二极管和电容器D3和C10之间构成了一个“valley-fill“电路，该填谷式电路可配置两个或者三个阶段，最常见的配置是两个阶段。

图8显示了两个阶段和三个阶段的补偿电路图。

填谷式稳压电路允许切换式降压稳压器电源提供AC电路大部分的电压，这就要
求Vbuck的电容要比没有填谷式补充电路的要低，并且增加了无源功率因数PFC校正电路。

除了更好的功率因数校正，填谷式降压稳压器支持传统的调光电路，可以避免120Hz的闪烁。

谷填充操作
当输入是“高电压”时，V+直接通过D3.输入是“高电压”可以按照以下的方式理解：当输入是高电压时这个填谷式电路中可变电容个C7和C9串联在电路中。

两阶段填谷式电路的电压峰值：
每个电压周期，电压AC从峰值逐渐降低，将有一个AC电压等于充电电容的电压值。

在这一点，二极管D3将方向导通，两个电容相互并联，（如图10）Vbuck等于电容电压。

三阶段的填谷式电容与二阶段的运行情况一样，除了三个电容在电路
中串联，当线路电压下降到，二极管D3反向导通，三个电容相互并联。

填谷式电路可以优化功率因数，维持电压输出，降低整体方案的成本。

LM3445使用一个阶段或者三阶段的填谷电路效果良好，电阻R8限制启动过程中的电流，并与R6，R7并联，构成泄放电路。

这一电路可能在有的方案中不需要考虑。

降压转换器
LM3445是开关型DC-DC降压变换器，通过设置固定关断时间来控制恒定电流通过LED
灯串，用来驱动串联LED灯珠。

当Q2导通是，通过LED串的电流线性增加，并被R3感测，当R3上的电压等于在IC引脚FLTR2上的参考电压时，Q2则关断，D10导通，电流通过LED串，C12用作消除大部分的纹波电流，R4，C11和Q3为设置固定关断时间提供一个线性电流斜坡信号。

综述恒定关断时间控制
一个降压转换器的转换率定义为：
恒定的关断时间通过简单的控制架构界定关断时间和开启时间，确定开关频率。

随着Vin或者是Vo变化而变化。

输出电压为LED串的电压（Vled），不会随着LED灯的变化而变化。

输入电压或Vbuck
随着这种线性变化而改变。

开启时间的长短取决于通过电阻的感应电流与比较器的比较值。

在导通时间内，标记为Ton，Q2使电感上的电流增加，电流流经Vbuck 通过led灯串，L2，Q2最后通过R8接地，在某个时间点，感应电流达到最大值，并被ISNS引脚通过R3检测到。

传感电压与解码器通过R3输出的电压进行比较，控制Q2的关断。

在Toff期间，电流通过L2继续想led灯供电。

主从操作
单个可控硅调光器可以配置多个LM3445驱动大串LED灯，通过这种方式，可以使多个LED灯调光一致。

当FLTR1引脚连接409v电平（典型值）最好是与VCC相连，斜坡比较器处于三态，不能驱动解码器，这种连接方式下，一片LM3445（主）可以通过DIM引脚控制多片LM3445或PWM调制的LED驱动装置（从）。

主从配置
国半公司提供了为客户提供LM3445的样板PCB。

LM3445主/从模式原题图如下图。

在使用的时候，主板和从板需要修改，主控板修改：
删除R10，用BAS40二极管代替
连接TP18与TP14（Vcc）
连接TP17（Q5 gate）与TP15（Q2 gate）
从板修改
删掉R11（断开与BLDR的连接）
连接FLTR1到Vcc
主从互连
主板的TP19与才从板的TP10（从板Vcc）
主板的TP6（DIM引脚），与从板的TP6（从板DIM引脚）相连。

主从工作原理：
连接在主驱动板上连接VCC的连个串联的二极管，使主板的VCC UVLO成为占主导地位的阈值，当主板的VCC降低到UVLO 下时，GAT E停止驱动，RC（>200）
设计指南：（后续为方案中参数的计算）
确定占空比
占空比约等于：
效率：
范围简单起见，选择75%和85%的效率
计算关断时间：
LM3445的计算关断时间是由用户自己设置的，并且LED灯组的供电电压不变就可以一直保持，计算关断时间是决定开关频率的第一步，这是不可或缺的。

PNPQ3，电阻R3，LED串电压可以定义C11的充电电流，恒定
电流给电容充电的过程是一个可线性特性：。

R4，C11，还有流经R4的电流是恒定的，因此dv是固定的，dt
（toff）可以计算出来，
通常的占空比的计算公式为
因此：，
降压转换器的效率：
替代重新整理：，
关断时间和开关频率可以根据上面的公式计算出来。

设置开关频率。