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iWatt 调光IC 闪烁问题的研究与分析

    现在在LED调光驱动设计中有很多工程师都用到了iWatt  36XX系列的调光IC ,但是大家在初次使用的过程中经常都会出现调光闪烁的问题,因为调光应用的方案对大多数工程师来说都还是一个新的领域,所以在初次使用iWatt调光方案出现调光异常都会非常困惑。现就此问题与大家分享一点心得,欢迎大家对此提出自己的见解。

       首先,是否所有的闪烁都是IC本身设计引起的呢?答案是否定的,不可否认,没有哪一家调光的IC能够去适应所有的调光器,但是IWATT的方案是可以适应市面上绝大多数调光器,而且调光效果非常理想。那么是什么原因在很多工程师在使用的过程中还是会出现闪烁呢?而且这种闪烁在IWATTDEMO BOARD上不会出现?

        是应为我们在设计的过程 中没有能够注意一些设计的细节,针对大部分工程师所出现的问题我简单归纳为以下几点:

    1. X电容过大,大部分工程师都知道,大的X电容能有更好的差模滤波效果,但是输入X电容过大会影响到IC对输入切相波形的检测,导致检测波形不稳而出现闪烁。一般建议输入X电容的容量在0.01uF~0.033uF之间,只有少数高功率因数,低压输入的情况下X电容可以加大到约0.057uF..输入X电容引起的闪烁大概在60%90%的输出电流的情况下。

    2. 调光的时候出现较大的电流跳跃,如输出350mA但是调到90mA电流以后直接跳跃到150mA ,反向调节也会出现。那么这种电流跳跃是怎么形成的呢?首先我们要了解IWATT IC工作的原理。我们是怎么实现输出电流调节的呢?当输出电流在100%30%的时候我们是通过PFM的调节,输出电流越小工作频率越高。但是在小于30%的输出电流时我们不能再去提高频率,这个时候我们的IC会进入PWM的工作模式(900Hz)去调节两个不同工作频率的占空比一个低频20K,和一个在30%输出时的工作频率,如160K。

   而这种出现在30%电流附近的跳跃就是因为ISENSE信号的干扰而出现的误判,怎么去改善ISENSE 的波形呢?

    3,另外在设计的过程中还会出现10%输出电流以下的闪烁,由于这个时候输出电流非常小,所以这个时候的闪烁非常微弱。同样这时的闪烁主要也是由于ISENSE信号的干扰所造成的与第二点的原因基本相同。那么什么样的ISENSE信号才是好的信号呢?

 

    3602/3612/3614就是通过控制 Isense基准电压来改变输出电流.当调至较低的输出电流时, Isense的基准电压也相应变低. 如果Isense 波形因为变压器分布电容而导致太高太长的LEADING SPIKE,可能这个尖峰就会导致IC Isense  误判断而调光不顺。

    如上图的实际波形我们可以看出ISENSE LEADING SPIKE 已经和ISENSE 的波形叠加在一起没有办法区分,而这样的波形是最容易让IC产生误判。我们都知道,由于变压器的分布电容和MOSFETCgs LEADING SPIKE是很难完全滤除的,但是我们只需要把它控制在不影响我们IC检测的范围内就是可以的了。

     由于我们IC内部本身就有对 LEADING SPIKE 的一个消隐时间(约400nS),对于ISENSE 的波形我们要做到以下3点:

      A,很窄的LEADING SPIKE ,一定要小于400nS,这样不会影响到

ISENSE的检测。

      B, LEADING SPIKE  ISENSE 真实波形的谷底一定要低,这样IC才能区分LEADING SPIKE  和真实的ISENSE 的波形。

      C, LEADING SPIKE  ISENSE 真实波形间的震荡一定要小。

      做好以上A,B,C 三点 2号和3号问题就能很好的解决。如何做好A,B,C 三点呢?

 

要做好这3点主要从两个方面做:

1. 从源头上控制

    A,改变变压器的打法,使用三明治打法或者在每层绕组间加胶带,减小变压器的分布电容。

    B,选用Cgs比较小的MOSFET

    C, 在画板时注意ISENSE的走线,要做到功率地与信号地分开,ISENSE的信号在布线时要远离功率信号,且把功率和信号环路的回路做到 最短。

2. 进行滤波,如下图:

  

    C16 C14的搭配使用可以将干扰很大的ISENSE 信号滤成IC可以检测的信号。C16一般用到220pF,它的作用是加快ISENSE信号,让 LEADING SPIKE 能变窄且达到谷底。而C14一般用10nF,它的作用是率掉LEADING SPIKEISENSE 电流间震荡波形的幅值。

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2011-08-19 18:48
请楼主继续!
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iwatt-szl
LV.7
3
2011-08-24 11:16
@wuzhonggui
[图片]请楼主继续!

期待大家踊跃发言,。。。

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2011-09-05 17:29

感谢,感谢,解惑了。之前接调光器就是出现闪这个问题啦。

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qjp370
LV.4
5
2011-09-06 10:37
@iwatt-szl
[图片]期待大家踊跃发言,。。。

楼主:

一、

2. 调光的时候出现较大的电流跳跃,如输出350mA但是调到90mA电流以后直接跳跃到150mA ,反向调节也会出现。那么这种电流跳跃是怎么形成的呢?首先我们要了解IWATT IC工作的原理。我们是怎么实现输出电流调节的呢?当输出电流在100%30%的时候我们是通过PFM的调节,输出电流越小工作频率越高。但是在小于30%的输出电流时我们不能再去提高频率,这个时候我们的IC会进入PWM的工作模式(900Hz)去调节两个不同工作频率的占空比一个低频20K,和一个在30%输出时的工作频率,如160K。

这段话能不能再详细讲解下 感谢IWATT BOB

二、C14 C16我们在应用的时候没有添加,利弊有哪些

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iwatt-szl
LV.7
6
2011-09-08 09:44
@qjp370
楼主:一、2.在调光的时候出现较大的电流跳跃,如输出350mA但是调到90mA电流以后直接跳跃到150mA,反向调节也会出现。那么这种电流跳跃是怎么形成的呢?首先我们要了解IWATTIC工作的原理。我们是怎么实现输出电流调节的呢?当输出电流在100%到30%的时候我们是通过PFM的调节,输出电流越小工作频率越高。但是在小于30%的输出电流时我们不能再去提高频率,这个时候我们的IC会进入PWM的工作模式(900Hz)去调节两个不同工作频率的占空比一个低频20K,和一个在30%输出时的工作频率,如160K。这段话能不能再详细讲解下[图片] 感谢IWATTBOB二、C14C16我们在应用的时候没有添加,利弊有哪些

这种电流跳跃是因为ISENSE检测出现误判所引起的,

如果你主MOSFET的QGS过大或变压器寄生电容过大,都会导致ISENSE检测的NOISE盖过真实的信号,从而导致检测误判。具体你可以看图例上的波形。

如果你想深入了解可以来iWatt 公司。

对于C14,C16的添加,我们是推荐预留位置,当然不是所有的设计方案都会出这个问题。

如果你的变压器的寄生电容小,MOSFET的QGS也不大就不会有这个问题。

我们现在也在和MOSFET的厂商沟通,让他们出一些QGS小的MOSFET。

 

 

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qjp370
LV.4
7
2011-09-08 18:24
@iwatt-szl
这种电流跳跃是因为ISENSE检测出现误判所引起的,如果你主MOSFET的QGS过大或变压器寄生电容过大,都会导致ISENSE检测的NOISE盖过真实的信号,从而导致检测误判。具体你可以看图例上的波形。如果你想深入了解可以来iWatt公司。对于C14,C16的添加,我们是推荐预留位置,当然不是所有的设计方案都会出这个问题。如果你的变压器的寄生电容小,MOSFET的QGS也不大就不会有这个问题。我们现在也在和MOSFET的厂商沟通,让他们出一些QGS小的MOSFET。  
谢谢 楼主!有机会要去的
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pzx200
LV.5
8
2011-09-13 22:57
@heavypower
感谢,感谢,解惑了。之前接调光器就是出现闪这个问题啦。

受教了!

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2011-10-08 14:23

调光的时候出现较大的电流跳跃,如输出350mA但是调到90mA电流以后直接跳跃到150mA ,反向调节也会出现。那么这种电流跳跃是怎么形成的呢?首先我们要了解IWATT IC工作的原理。我们是怎么实现输出电流调节的呢?当输出电流在100%30%的时候我们是通过PFM的调节,输出电流越小工作频率越高。但是在小于30%的输出电流时我们不能再去提高频率,这个时候我们的IC会进入PWM的工作模式(900Hz)去调节两个不同工作频率的占空比一个低频20K,和一个在30%输出时的工作频率,如160K。???

LZ,第一次关注你们这样的PFM-PWM IC,不太明白你说的输出电流越小,工作频率越高.假如Isense 的 Vref没有因为dimmer改变导通角而调整,那就是说Mos的 Ton时间一致, 变压器峰值电流不变,当输出功率增大,频率就增大,电源可能进入CCM.这样的话就是输出电流越小频率越小. 但Isense的Vref是变化的,所以也不能这样去分析,所有能不能麻烦你详细解说下.

为什么"输出电流越小频率高". 谢谢!

PS:我没有做LED这块,所以不太了解,麻烦了.

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xsqxst
LV.1
10
2011-11-01 09:53
不错,很想用3614来试试看,有变压器电感供应商提供么?
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pzx200
LV.5
11
2011-11-01 13:07
学习
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405952061
LV.3
12
2011-11-03 19:40

电流出现在

我进行过滤波。

  但效果没多大。

RC网络也改了。

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405952061
LV.3
13
2011-11-03 19:52
@iwatt-szl
这种电流跳跃是因为ISENSE检测出现误判所引起的,如果你主MOSFET的QGS过大或变压器寄生电容过大,都会导致ISENSE检测的NOISE盖过真实的信号,从而导致检测误判。具体你可以看图例上的波形。如果你想深入了解可以来iWatt公司。对于C14,C16的添加,我们是推荐预留位置,当然不是所有的设计方案都会出这个问题。如果你的变压器的寄生电容小,MOSFET的QGS也不大就不会有这个问题。我们现在也在和MOSFET的厂商沟通,让他们出一些QGS小的MOSFET。  

你们iWatt 公司在那里。

具体地址/

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405952061
LV.3
14
2011-11-03 22:39

怎么做可以把调光电流提前关断。

比如现在的调节器可以调电流到1MA    但我想他调到2MA就关断。

 

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xy_k8299
LV.6
15
2011-11-05 11:32
这个很详细,谢谢了
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iwatt-szl
LV.7
16
2011-11-08 08:44
@405952061
怎么做可以把调光电流提前关断。比如现在的调节器可以调电流到1MA   但我想他调到2MA就关断。 

一般调光器和IC  VIN PIN检测决定了调光范围,可以微调一下,比如X-CAP减小点,X-CAP两端并一电阻,VIN电阻和电容,变压器圈比减小点,.

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qjp370
LV.4
17
2011-11-08 12:09
@iwatt-szl
一般调光器和IC VINPIN检测决定了调光范围,可以微调一下,比如X-CAP减小点,X-CAP两端并一电阻,VIN电阻和电容,变压器圈比减小点,等.

怎么理解 IWATT调光设计资料里面的那句“IC启动时会有三个HALF CYCLE导通”??不理解是哪里的波形,请赐教

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2011-11-12 23:01

版主,现在做一款7x1W调光电源,在30MA电流总是闪,请帮忙解决一下

你所说的C14并过,无效果

C16现并220PF50V,

MOS管VDS并电容220PF

请指导调节哪里可以解决这个问题??

急啊

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july_jyl
LV.1
19
2011-11-14 17:46

楼主,现在在用3614-00做一款调光电源,输出30V200MA,120V低压已OK 效率有79%左右,但做230V高压的 调光在30%左右会出现微抖的现象,该加的也全加了,请问怎么解决这个问题啊,好几个产品的方案全卡在这了……

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iwatt-szl
LV.7
20
2011-11-15 08:54
@july_jyl
楼主,现在在用3614-00做一款调光电源,输出30V200MA,120V低压已OK效率有79%左右,但做230V高压的调光在30%左右会出现微抖的现象,该加的也全加了,请问怎么解决这个问题啊,好几个产品的方案全卡在这了……

      30mA地方闪烁,第一ISENSE波形正不正常,随着调光器调小ISENSE信号变的很微弱,ISENSE不太好的话很难检测的到,也有可能是你的LAYOUT ISENSE走线太长,引起的信号干扰,还有MOS管的结电容也会有影响。

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405952061
LV.3
21
2011-11-15 21:15
@iwatt-szl
     30mA地方闪烁,第一ISENSE波形正不正常,随着调光器调小ISENSE信号变的很微弱,ISENSE不太好的话很难检测的到,也有可能是你的LAYOUTISENSE走线太长,引起的信号干扰,还有MOS管的结电容也会有影响。

3612  110V 存在一个问题。

    就是调光调到关的时候。他不会完全关断。会出现一亮一灭现象。

我VCC也做到15V了还是存在这个问题。输入110V 有些还可以到了输入100V大部分都不行了。还有什么可以改的。请指教一下。(在不加线性稳压器的情况)

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2011-11-15 21:48
@iwatt-szl
     30mA地方闪烁,第一ISENSE波形正不正常,随着调光器调小ISENSE信号变的很微弱,ISENSE不太好的话很难检测的到,也有可能是你的LAYOUTISENSE走线太长,引起的信号干扰,还有MOS管的结电容也会有影响。

IWATT-SZL,PCB图如上

现在电流可以调整到很小,说明变压器参数是没有问题的

就是30MA会闪,郁闷啊

C14是并联在Isense电阻上的,还不能大,现在就是 用到470UF还不行

 

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qjp370
LV.4
23
2011-11-16 19:18
@qjp370
怎么理解IWATT调光设计资料里面的那句“IC启动时会有三个HALFCYCLE导通”??不理解是哪里的波形,请赐教

请iwatt指教。。

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iwatt-szl
LV.7
24
2011-11-17 10:47
@成业电子
IWATT-SZL,PCB图如上现在电流可以调整到很小,说明变压器参数是没有问题的就是30MA会闪,郁闷啊C14是并联在Isense电阻上的,还不能大,现在就是[图片] 用到470UF还不行 

减小X-CAP,      X-CAP两端并的电阻减小,CHOPPING电路的47R电阻加大点.

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iwatt-szl
LV.7
25
2011-11-17 10:48
@qjp370
请iwatt指教。。

 如下,30mS时间内,    2通道的Q2栅极是高电平,,,3通道的Q2保持导通,1通道可以看到3个半波

..

 

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2011-11-17 10:49
@iwatt-szl
减小X-CAP,     X-CAP两端并的电阻减小,CHOPPING电路的47R电阻加大点.
不错不错
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qjp370
LV.4
27
2011-11-23 12:02
@iwatt-szl
 如下,30mS时间内,   2通道的Q2栅极是高电平,,,3通道的Q2保持导通,1通道可以看到3个半波…[图片].. 
很详细 谢谢
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iwatt-szl
LV.7
28
2011-11-23 18:27
@成业电子
版主,现在做一款7x1W调光电源,在30MA电流总是闪,请帮忙解决一下你所说的C14并过,无效果C16现并220PF50V,MOS管VDS并电容220PF请指导调节哪里可以解决这个问题??急啊

MOS管VDS并电容220PF--这个地方错了,应该是R13上面并电容

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iwatt-szl
LV.7
29
2011-11-23 18:31
@405952061
3612 110V 存在一个问题。   就是调光调到关的时候。他不会完全关断。会出现一亮一灭现象。我VCC也做到15V了还是存在这个问题。输入110V有些还可以到了输入100V大部分都不行了。还有什么可以改的。请指教一下。(在不加线性稳压器的情况)

1. 你的输出电容放多大?增加输出电容容量可能会有帮助;

2.你Vcc回路二极管上并的电阻是多大?有没有调小,调小试一试;

3.你用的什么调光器?输出电压是多少?

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iwatt-szl
LV.7
30
2011-11-23 18:32
@成业电子
IWATT-SZL,PCB图如上现在电流可以调整到很小,说明变压器参数是没有问题的就是30MA会闪,郁闷啊C14是并联在Isense电阻上的,还不能大,现在就是[图片] 用到470UF还不行 
你的代理商是谁?请把样品给到代理商,我们会帮你处理
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2011-11-26 17:43
@iwatt-szl
你的代理商是谁?请把样品给到代理商,我们会帮你处理

自己搞定了,要不然到生产时出啥问题,还找不到原因

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