9910介绍

产品名称：WT9910

产品类别：LED Driver

产品描述：

WT9910 是一款高效率LED 驱动控制芯片。其输入电压范围为8V DC 到450V DC。WT9910 一定的开关频率控制外置MOSFET，开关频率最高可达300KHz，此开关频率可通过调节单个的下拉电阻实现。WT9910 是一款恒流驱动的LED 驱动控制芯片，其输出驱动电流最大可超过1A。

WT9910 采用高压工艺在输入端可经受高达450V 的浪涌电压。用户可通过控制LD 端的输入电压，将WT9910 的输出驱动电流值在0 到LED 最大驱动电流值间进行调节。同时提供的PWM_D 管脚可将WT9910 输出的控制信号在0～100%占空比间调节。

特性：

效率高于90%

超宽的电压输入范围8V 到450V；

恒流LED驱动

输出驱动电流最高可超过1A；

单个LED灯串可达到数百颗；

应用：

DC/DC或AC/DC的LED驱动；

RGB背光的LED驱动；

平板显示器的背光驱动；

通用恒流源；

市政或建筑装饰用LED驱动;

日光灯，普通照明；

汽车车灯或内饰灯；

充电器；

基本参数：

二应用指南：

1、电路工作原理

图一PWM控制器基本应用框图

该电路采用了基于峰值电流检测的buck拓扑结构，Reg为高压转换模块，从电源取电将其转换成7.5V供应芯片内部其它模块工作。比较器反向输入端的250mV电压由芯片内部250mV基准提供，

图一为WT9910典型应用电路，本电路采用了基于峰值电流检测的buck 电路结构，自身具有过流保护和过压保护，用户可以不用额外增加保护电路，在负载开路时开关管必须能承受1.5倍的电源电压。

如图二，根据电感电流是否连续可将电路分为三种工作模式：连续导通模式CCM；

零界连续导通模式BCM；断续导通模式DCM。在稳定状态下每个周期电流都回流到0，则称为断续模式；若电流回到某一非零值，则称为连续导通模式。从图中我们还可以得到一些信息，连续模式下的电流波动相对平均电流较小，这也是我们常说的电流纹波率r，在CCM模式下r<2。对于LED这种需要恒流驱动的器件显然CCM模式比较适合，

另外CCM模式还有一个优点：根据电感电压公式，当开关管Q关断时，电感L端电压可近似为输出电压V o,则对于可知的放电时间Toff有

，电感或者负载平均电流I avg为：

与输入电压无关，对于其它模式，显然不具有这个优点。

图二电路3种工作模式

2、器件参数选择

开关频率和OSC端R1的选择

在设计之初，首先应该选择的是适当开关频率，因为开关频率的大小不仅决定MOS 管开关功耗，也可以说与效率有关，还与电感体积成反比，太大工作频率会使开关管发热严重，单位时间内开关转换的次数越多，能量损耗越大。MOSFET的开关损耗会随着自身温度的上升而急剧增加，最终影响整个电路的效率。

一般对于20W左右的日光灯驱动设计，我们选择工作频率在50KHZ左右，虽然工作频率越低电感的体积会越大，但在后面我们可以调节纹波率r来减小电感的体积，对于此日光灯驱动的应用，为了考虑恒流精度，事实上在实践中会因为器件的一致性问题

导致电路在固定工作频率时出现LED闪烁，在综合考虑各方面因素后选取电路工作在恒定关断时间模式，选取R1＝300KΩ，在75.5V输出时的恒流精度基本能控制在1%以内。（具体计算方法请参考《WT9910器件选择_参数计算器》）

电感L0的选择

电感的计算方法有很多种，按不同的角度分，有从能量传递的角度，从电流纹波率的角度，从伏秒数的角度等等，怎样才能最终选择好合适的电感对于设计者来说需要考虑的因素很多。对于此应用，我们的步骤是先定工作频率，再在一定范围的纹波率下作选择，在CCM模式下计算出来的电感是足以能够担负传递能量的重任，这个可以用能量传递公式来计算。所以在此情况下，电感的取值大小主要决定于负载的纹波电流，也就是纹波率r的大小。在CCM模式下纹波率，一般经验是选择。纹波率r的大小会影响很多因素，由图三可看出图中所有参数都归一化为纹波率r=0.3，较为理想的选择是r=0.4。

,

图三纹波率r变化曲线优化图

在设计之初我们先以效率为主要参数，所以前期我们会采用较大的纹波系数，考虑到负载合适（在此应用中选择4.7UF/400V）的滤波电容最终能将负载纹波控制在10%以内，当然，太大的纹波会导致输出电容发热严重，所以在选择纹波率r时一定要折中考虑这些因素。这些都是为产品的效率，量产时的成本和采购的方便性在作考虑。电感L0的具体计算公式可参考《WT9910器件选择_参数计算器》

考虑到LED的使用寿命，电流过强会引起LED光的衰减，电流过弱会影响LED

的发光强度，在这里我们选取取＝230mA，平均每支路电流为19.2 mA,，

=81.6V，＝220V AC，则可计算出电感L0的值为7.2mH，可使用两个标准值3.63mH 的电感串联。为了使电感在最大电流下不会饱和，一般取电感额定电流为负载峰值电流的1.5倍，即：IL=500mA。

注意本设计中采用的是非屏蔽工字电感，若灯管为金属材质，建议改为屏蔽电感，从而解决因金属材质切割电感磁力线而导致的输出电流不稳。

MOSFET和二极管D3的选择

MOSFET的峰值电压依赖于最大输入电压．采用50%的裕量

MOSFET的电流最大有效值取决于最大占空比，考虑一定裕量取D=50%,则MOSFET额定电流,通常MOSFET的额定电流选取为上述电流的3倍，4N60,600V 足以满足要求，小于300mA的负载电流，为降低成本也可考虑2N60，但在PCB设计是一定要考虑热管理．

二极管的额定峰值电压与MOSFET的相同也为562V.

二极管的平均电流,选取600V,1A的BYV26C，恢复时间是30Ns,这样的选择是因为持续的反向恢复电流和MOS管D端电容会直接导致MOS管温升比较严重，最后导致整个电路工作异常。

●检测电阻R0的选择

电流采样电阻R0的大小与该支路的峰值电流有关，其计算公式为：

其中为该支路的峰值电流，在此．V是因为采芯片内部采用了0.25V的阈值电压，则可计算出R0=0.9Ω, 可使用三只2.7Ω1/2W电阻并联实现．

另外，如图一WT9910LD端可考虑从VDD端取电，接入一可调电阻使得LD输入电压在0.25V内可调，通过这种方法从某种程度上解决量产是电流一致性的问题。具体做法可用一只500K的固定电阻和一只100K的可调电阻串联实现。

采用并联方式时，尽量能保证并联各电阻阻值相同或相近，这样做的好处一是便于采购，二是并联均流，另外在设计PCB是尽量使三只电阻靠近并且同时靠近AT8810的CS端，以减小因为PCB布局不当而造成WT9910对峰值电流的检测误差。

●输出电容C2的选择

C2的选择取决于电路的工作模式，当电路工作于连续导通模式时是不需要输出电容进行滤波，但这种情况LED上的纹波电流会比较大，而且在较高输出电压时电感会发出嗡鸣声，在此应用中我们采用连续模式，为了降低最后输出给LED串的纹波，在此我们必须合适地选择输出电容（具体计算公式可参考《W9910器件选择_参数计算器》中关于输出电容的计算公式）选择电容时一定要注意电容耐压值，一般选择为输出电压的2-3倍，这里我们选择4.7UF/400V。

●填谷式功率因素校正

也就是输入侧3D-2C-1R电路，此电路中的2C为什么会选择22UF而不是其它的值？因为这两个电容同时也是作为输入电容引入的，由输入电容的涟波电压公式可计算得到（具体公式可参考《WT9910器件选择_参数计算器》），太小的输入电容会导致输

出LED收到工频干扰而出现闪烁，同时作为无源PFC校正，在20W输出功率下，能将整个电路的提高到0.85－0.97。实测在220V输入时WT9910_T8驱动板能达到93%，当然还有更甚者能达到0.95。

●EMC/EMI的考虑

在电路前端，CX1,CX2,TC_M的引入可有效减少共模干扰。

在电路输入侧，我们选择了L2和C7组成的LC低通滤波器，将电路中大于20KHZ 的干扰阻挡在电网以外。

在PCB设计阶段，首先应该考虑的是MOS管布局，毫无疑问，整个电路的噪声源是MOS管，寄生参数将直接影响电路的性能。所以尽量使MOS管和主芯片隔开的做法是有效的。

3、关键信号测量与测试

●GA TE端波形

首先确认占空比是否异常（应该在较小范围内变化），如果变化过大建议查看VDD 端电源波形是否稳定。

图四实测GATE端波形图

●SENSE端波形

通过SENSE端波形可以看出电感是否工作在非饱和区域，图中CH1是SENSE端波形，CH2是GA TA端波形。如果电感工作在饱和区域，SENSE端电压在到达尖峰前的斜率会发生较大的变化，这种情况下是比较危险的，所以在选择电感时饱和电流的裕量一定要够。

图五实测SENSE＋GA TE端波形图

LED端电压波形

由图可以看出输出LED端电压比较平稳，如果电压出现较大幅度的跳动，请检查输入电容是否够大（可能是受到工频干扰）；第二检查输出电容是否够大。

图六实测负载LED端电压波形图

●LED端电流波形

测量LED的纹波电流方法有两种：一就是用示波器专业电流探头直接测量。二是在LED任何一端串接一只电阻，然后测量电阻两端的纹波电压，由此计算出纹波电流。

图中是串入10Ω/1W电阻两端电压波形，设置探头耦合方式为交流耦合。计算出电流纹波为±15%。

图七实测串联电阻端电压波形图

4、PCB设计注意事项

●高压低压之间的走线间距要预留够，推荐距离>1mm；

●尽量使用铺地使芯片地与采样电阻地分开，防止大电流窜扰；

●大电流信号走线最好在1.5 mm；

●MOS管与芯片的布局尽可能分开；

●MOS管三个极走线尽可能短特别是漏端D，因为此处的寄生参数将直接影响

整个电路的性能；

●合理对MOS管进行热管理，在PCB走线时充分考虑其散热迅速；

●电源输入端电容节点处焊盘尽量不要用大面积铺铜，尽量让电流通过电容焊

盘；

5、EMC认证中传导与辐射项目的设计参考

若产品在传导与辐射项目中无法通过测试，可考虑从如下方面调整参数，以最终符合EMC标准。

●可考虑在电源输入端串入磁环以减小辐射；

●可考虑在电源输入端引入共模电感以减少传导噪声，电感值可选取在

50MH-60MH；

●可考虑在开关管G-D间串入101/1KV电容以减少开关噪声；

●可考虑在整流桥负极与输出负极间串入222/275V AC Y2电容；