自從2013年開始，LED照明行業(yè)的部分企業(yè)已開始從LED功能性照明開始研發(fā)智能化LED控制方案，如有支持WiFi, Zigbee, 2.4G BT等控制方式；這類的方案整體物料成本比較高，目前還沒有完全推廣出來，少部分已開始應用到高端商業(yè)照明里。
除此之外，真正稱得上性價比高的調光方案，當屬開關分段調光;它不用增加任何成本(不需要調光器)，用戶操作墻壁上的AC開關，按100%->50%->25%->100% 調光順序進行開關切換，實現開關分段調光功能;用戶如果覺得燈太亮，可直接切換AC開關，降低亮度;完全符合全球綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢。
下面就是針對輝芒微電子(FMD)的FT8901X系列開關分段調光芯片方案作一個詳細的介紹。通過下面的詳細介紹，相信大家會對FMD FT8901X 的系列開關分段調光芯片方案有比較清楚的了解。
一. FT8901X的基本功能介紹
FT8901X 是一款非隔離Buck及具有高功率因素校正功能(APFC)的恒流驅動芯片。
1. 高PF, 在全電壓輸入范圍，PF>0.9
2. 45KHz固定頻率控制，加上+/-4%的頻率抖動技術，使系統(tǒng)EMI設計簡單，EMI測試更容易通過。
3. ON/OFF 分段調光(100%->50%->25%)
4. 恒流精度在+/-3%以內
5. 具有LED輸出OVP, SCP, OTP 保護
6. 外圍元件簡單，BoM Cost低
7. 輸出采用全閉環(huán)電流控制技術，從而可以得到高精度的LED負載電流。
二. FT8901X的典型應用電路圖
圖 1. FT8901 (外推MOSFET)
圖 2. FT8901B (內置MOSFET, SOP-8)
圖 3. FT8901DD (內置MOSFET, DIP-8)
三. FT890XX 系列產品選型表
注1：為了達到良好的調光效果，需要把輸入電壓按不同國家電壓區(qū)分來設計。
注2：為了達到良好的調光效果，最低輸出功率限制在5W(建議最小輸出電壓在30V或以上)。
另外，FT8900X 非調光方案與FT8901X調光方案完全是Pin to Pin 的產品，如需要調光，只需要在VCC電容上并聯一個300-600K的電阻，PCB 完全可以共用。
四. FT890X產品功能介紹
1. PWM控制模式
FT890xx采用45KHz固定頻率PWM控制模式。為了簡化系統(tǒng)EMI設計，芯片自帶±4%的頻率抖動。最大占空比為90%，最小導通時間即LEB時間為500nS。
2. 啟動與VCC供電
FT890xx的啟動電流很低，因此可以使用較大的啟動電阻，以減少啟動電阻的功率損失。輸入AC電壓上電后，通過啟動電阻R1對VCC電容C1進行充電，當充電至開啟電壓(VCC_on)時，芯片開始工作。啟動過程包括兩部分，如圖4所示，TSTC為VCC電容C1的充電時間，而TSTO為輸出建立的時間，通常情況下TSTO遠小于TSTC。
圖 4. 啟動與VCC供電
圖 5. OVP 保護
c). SCP 保護
FT890xx的輸出短路保護功能實際上是通過VCC欠壓鎖定保護間接實現的。當輸出端短路后，VCC無法通過輔助繞組供電，VCC電壓持續(xù)下降。當VCC掉至VCC_off以下時，欠壓保護被觸發(fā)，芯片進入保護狀態(tài)。
6. 系統(tǒng)OTP保護
FT890xx內置了過溫保護功能，當芯片內部溫度超過150攝氏度后，功率MOSFET會立即被關斷，并且停止開關動作，該狀態(tài)會被鎖定，直至芯片內部溫度降至130攝氏度，芯片才會恢復正常工作狀態(tài)。
7. 分段調光特性描述
FT8901/FT8901B/FT8901DD包含三級調光：正常工作時輸出電流為100%，第一次開關動作后，輸出電流變?yōu)?0%，第二次開關動作后，輸出電流變?yōu)?5%，第三次開關動作后，輸出電流又變?yōu)?00%，如此循環(huán)。為了獲得更好的調光特性，100%時的輸出功率必須不小于5W。為了更好控制調光時間，FT8901、FT8901B和FT8901DD的應用中需在VCC電容C1旁并聯一個電阻R3，用以控制VCC電容放電時間。R3按如下公式選擇：
五. FT8901 輸出80V 200mA 方案應用設計舉例
電感設計是系統(tǒng)設計中最關鍵的部分。當輸入交流電壓為最小，而輸出功率為最大時，在輸入電壓波峰處電感電流具有最大的峰值。因此，電感的設計必須以上述條件為前提進行設計。下面以80V 0.2A為例介紹設計步驟及對應的Excel應用。
1. 設定已知參數：
交流輸入電壓：
Vin_min=90V;
輸出：Vo=80V，Io=0.2A;
系統(tǒng)工作頻率Fs=45KHZ;
轉換效率η=92%;
芯片電源電壓VCC=23V;
紋波系數φ=0.5;
磁芯截面積：AE =12.5mm2;
最大磁通密度：Bsat=0.3T;
將以上參數設定好填入設計表格中的輸入部分。
2. 典型應用電路圖
圖 6. 典型應用電路圖
六. PCB Layout 注意事項
PCB layout 在系統(tǒng)設計中扮演著舉足輕重的作用;特別像FT890X系列，帶有源PFC的IC方案，需要著重注意以下PCB Layout 規(guī)則。
a). Comp 腳電容放置要緊靠IC，Comp電容連接到Comp腳一端走線盡可能短;Comp電容另一端需要單獨走線連接至IC Ground Pin，并且走線盡可能短。同時Comp 電容鄰近區(qū)域(或電容底部)避免有大電流走線。
b). CS 取樣電阻一端需單獨走線連接至 IC Ground Pin。
c). 減小高壓主回路和續(xù)流二極管輸出回路面積，以提高抗干擾能力。以D1續(xù)流管的負端和MOSFET的S極，以及R4取樣電阻一端作為單點接地端，如下圖所示。
圖 7. PCB Layout 關鍵走線示意圖
