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1、 RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 产品概述：RM9000S 是一款高精度线性恒流LED 驱动芯片，通过外推 MOS 管驱动 3 段高电压 LED 串。由于不需要电解电容和磁性元件，LED 驱动器可以实现小体积、长寿命，并符合EMI 规定。RM9000S 采用自适应 LED 分段驱动机制，可以灵活的设置每段 LED 串，适应不同地区的市电电压，从而提高 LED 的利用率和总输出流明数。RM9000S 可以通过外部电阻精确的设定每段 LED 串的电流，有利于提高 PF 值和优化 THD。当 LED 串电流较大时 MOS 管要有良好的散热
2、条件。RM9000S 预留有保护端口，可以对每路驱动 MOS 管提供保护。并同时支持 PWM 调光。RM9000S 具有负温度系数设计。当芯片温度升高时输出电流会适当减小，从而达到电流和芯片温度的平 衡，保护 LED 驱动器。典型特点：外围电路简单，无需电容器和磁性元件 多芯片串联或并联应用 母线电压变化20%仍可工作 LED 电流可外部设定 3 段 LED 灯串可以灵活配置 有 PWM 调光端口 每路 LED 驱动均预留保护端口 高效率 90%高功率因子 0.95 芯片采用负温度系数设计 采用 SOP-14 封装 应用领域：15 瓦以上的 LED 照明产品。LED 路灯 LED 日光灯、吸顶
3、灯 PWM 调光的 LED 照明 其它较大功率的 LED 照明 典型应用线路典型应用线路(20W)(20W)：RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 过温保护方案过温保护方案：管脚管脚分布分布：SOP-14 封装 RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 引脚引脚定义定义：管脚号 管脚名称 描述 1 S1 第 1 段电流采样端 3 S2 第 2 段电流采样端 4 S3 第 3 段电流采样端 5 G3 第 3 段 LED 串 MOS 管驱动端 7 OV3 第 3 段 LED 串驱动，保护端
4、8 OV2 第 2 段 LED 串驱动，保护端 10 G2 第 2 段 LED 串 MOS 管驱动端 11 OV1 第 1 段 LED 串驱动，保护端 12 G1 第 1 段 LED 串 MOS 管驱动端 13,14 GND 芯片接地端 2，6，9 NC 空置引脚 极限参数极限参数：符号 参数 参数范围 S1S3，OV1OV2 线电压采样输入端-0.3v to 7v G1，G2，G3 功率MOS管栅极驱动电压 0v to 21.5v TJ 工作结温范围-40 to 150 TSTG 储存温度范围-55 to 150 ESD（人体模式）2KV 最大焊接温度 260/10s 注注 1 1：最大极限
5、值是指超出该工作范围，芯片有可能损坏。推荐工作范围是指在该范围内，器件功能正常，但并不完全保证满足个别性能指标。电气参数定义了器件在工作范围内并且在保证特定性能指标的测试条件下的直流和交流电参数规范。对于未给定上下限值的参数，该规范不予保证其精度，但其典型值合理反映了器件性能。电气电气特性特性：(无特别说明情况下，TA=25)符号 参数描述 最小值 典型值 最大值 单位 工作电压 LED开始工作电压 80 220 265 V 线电流采样 S1 第一段电流采样电压 0.7 V S2 第二段电流采样电压 0.7 V S3 第三段电流采样电压 0.7 V 过压保护 OV1 MOS保护电压 0.7 V
6、 OV2 MOS保护电压 0.7 V OV3 MOS保护电压 0.7 V 注注：典型参数值为 25C 下测得的参数标 RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 芯片内部方框图芯片内部方框图：应用信息应用信息：RM9000S 是一款高精度高压线性 LED 驱动芯片，可驱动三段高压 LED 串，合理的设计三段 LED 串的导通压降和电流可使 LED 光源有较高的效率、高的 PF 值和高可靠性。1 1、驱动机制、驱动机制 RM9000S在输入电压周期内电压由低逐渐升高时LED串逐段开始导通，且所有导通的LED串的电流相等。LED 串被点亮的个数随电
7、压增大而增加，从而提高 LED 的利用率和总输出流明数。2 2、高压、高压 LEDLED 串的设计串的设计 所需设计参数如下：（1）交流输入电压：Vnor（Vrms）（2）LED 晶粒的正向电流：If（mA）（3）LED 晶粒的正向电压：Vf（V）LED 晶粒的总数：Nmax=Vnor*1.414*（1-0.1）/Vf（取整）。其中 0.1 是电压变动系数，可以根据实际应用场合自行设定。3 3、恒流控制，输出电流设置、恒流控制，输出电流设置 RM9000S 可以通过外部电阻精确的设定每个驱动 MOS 管的工作电流。MOS 管驱动电流计算公式：I1=Vref/(R4+R5+R6)I2=Vref/
8、(R5+R6)I3=Vref/R6 其中，VREF 是内部基准电压，典型值为 700mV，合理的选择三段 LED 串的导通电压和恒流值可以使输出效率达到 90%以上，PF 值达到 0.95 以上。控制模块 电流采样模块 保护模块 RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 4 4、保护机制保护机制 当输入电压波动较大时，或 LED 串出现短路或开路时对应 MOS 管上会承受最大超过 100V的电压，如果 MOS 管长时间工作在过压情况下很容易损坏。我们专利的过压保护电路可以在MOS 管的电压超过一定值时减少输出功率，当电压降到合理值时再重新恢复
9、到以前的状态。第一段保护电压要求大于第二段灯珠导通压降，第二段保护电压要求大于第三段灯珠导通电压。保护电压建议不要超过 80V(因 MOS 规格，厂家，质量而不同，具体视使用 MOS 而定)。MOS 管保护电压可以通过 R7，R8；R9，R10；R11，R12 电阻（如图 20W 典型应用）比例来依次调节三段 MOS 保护电压。当 OV 脚达到 700mV 时保护对应 MOS 管。保护电压算法如下：Vpro=VO*1.414-Vf （Vpro：MOS 保护电压；VO：输入电压；Vf：工作灯珠串压降）注：如果不接过压保护线路，将 7 脚 8 脚 11 脚接地，不可悬空。5 5、PWMPWM 调光
10、调光 RM9000S 预留 3 个保护端，可以作为 PWM 信号的输入端，通过 PWM 调光信号控制 LED 串的亮度。PWM 信号的频率应为 100 赫兹的整数倍数。6 6、负温度系数设计、负温度系数设计 为了提高芯片工作的可靠性 RM9000S 采用负温度系数设计，当芯片的温度升高时工作电流会适当减小，最后达到平衡，以防止温度过高芯片损坏。因此在应用时要考虑芯片的工作温度。根据附图选择对应的参考电压设计 LED 串的工作电流。应用案例应用案例：1 1、AC220VAC220V 应用应用 220VAC 输入，LED 灯珠在 100mA 电流时每颗灯珠 3.35V 压降（视灯珠而定）：灯珠数量
11、确定 Ntotal=220*1.414*（1-0.1）/3.3584 （灯珠数）（注：电压波动系数不可取太大，取值过大将会导致在正常工作时，三段灯工作亮度有较明显差异，甚至三段不全部工作。）三段灯珠依次取 50；17；17（建议三段比例为 3:1:1）RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 取样电阻计算 设计设计条件条件 输出功率 Pout=20W 输入电压 Vin=220VAC 效率=90%计算 A输入功率 Pin=Pin/=20/0.9=22.2W B输入电流 Lin_rms=Pin/Vin=22.2/220=100.9mA C平均电流
12、 Iavg_led=2*1.414*lin_rms/3.14156=90.8mA D参考电压 Vref=0.7V（工作环境温度 25）E总取样电阻大小 Rsense=2*Vref/lavg_led=15.4 FRs1=Rsense/2=7.7 GRs2=Rsense/6=2.6 HRs3=Rsense/3=5.1 第一段灯珠导通压降 167V，第二段灯珠导通压降 57V，第三段灯珠导通压降 57。保护电压设置 第一段保护电压要求大于第二段灯珠导通压降，第二段保护电压要求大于第三段灯珠导通电压。当 OV1，OV2，OV3 脚到 0.7V 时对应 MOS 开始保护，保护电压建议不要超过 80V（线
13、路如典型应用 20W）：第二段和第三段灯珠导通压降 70.4V，第一第二段保护电压取 77V，算法如下 OV1=Vpro*R8/（R7+R8）=0.7V OV2=Vpro*R10/（R9+R10）=0.7V 第三段导通时，保护电压考虑到市电波动留 15%余量。Opro=220*1.15*1.414-3.35*8476V（保护取 77V）OV3=Vpro*R12/（R11+R12）=0.7V 过压保护电阻依次取：R7=680k;R8=6.2k;R9=680k;R10=6.2k;R11=680k；R12=6.2k 2 2、AC110VAC110V 应用应用 110VAC 输入，LED 灯珠在 10
14、0mA 电流时每颗灯珠 3.35V 压降（视灯珠而定）：灯珠数量确定 Ntotal=110*1.414*（1-0.1）/3.3542 （灯珠数）（注：电压波动系数不可取太大，取值过大将会导致在正常工作时，三段灯工作亮度有较明显差异，甚至三段不全部工作。）三段灯珠依次取 26；8；8（建议三段比例为 3:1:1）取样电阻计算 设计设计条件条件 输出功率 Pout=20W 输入电压 Vin=110VAC 效率=90%计算 RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 A输入功率 Pin=Pin/=20/0.9=22.2W B输入电流 Lin_rms=
15、Pin/Vin=22.2/110=201.8mA注 C平均电流 Iavg_led=2*1.414*lin_rms/3.41456=167.1mA D参考电压 Vref=0.7V E总取样电阻大小 Rsense=2*Vref/lavg_led=8.4 FRs1=Rsense/2=4.2 GRs2=Rsense/6=1.4 HRs3=Rsense/3=2.8 110V110V 时时 R1R1，R R2 2，R3R3 取取 510k510k 第一段灯珠导通压降 87V，第二段灯珠导通压降 27V，第三段灯珠导通压降 27V。输出电流设置 保护电压设置 第一段保护电压要求大于第二段灯珠导通压降，第二段
16、保护电压要求大于第三段灯珠导通电压。当 OV1，OV2，OV3 脚到 0.7V 时对应 MOS 开始保护，保护电压建议不要超过 40V（线路如典型应用 20W）：第二段和第三段灯珠导通压降为 27 和 27V，第一第二段保护电压取 40V，算法如下 第三段导通时，保护电压考虑到市电波动留 15%余量。Opro=110*1.15*1.414-3.35*4238V（保护取 40V）OV3=Vpro*R12/（R11+R12）=0.7V 过压保护电阻依次取：R7=680k;R8=12k;R9=680k;R10=12k;R11=680k；R12=12k 注：在同等功率下 110V 方案与 220V 方案比较灯珠电流会增大。可采用将灯珠并联使用（避免电流过大影响灯珠寿命）如下图：RM9000S高压线性恒流 LED 控制芯片 www.reactor- 2013-03-12 封装信息封装信息