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FT8440E 12V/18V高性能交直流開關(guān)電源芯片特點及應(yīng)用說明
類別:產(chǎn)品新聞 發(fā)布時間:2025-05-15 10:44:31 瀏覽人數(shù):13956

在現(xiàn)代電子設(shè)備中,開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器作為核心部件,其性能直接影響設(shè)備的穩(wěn)定性和效率。FT8440E作為一款高性能、低成本的交直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器,憑借其集成的高壓啟動電路、高壓功率開關(guān)以及多種保護功能,成為了眾多電源設(shè)計工程師的理想選擇。本文將詳細(xì)介紹FT8440E的特點、典型電路圖、管腳定義及說明,以及應(yīng)用說明,幫助用戶更好地理解和應(yīng)用這款芯片。


FT8440E的特點


FT8440E是一款高性能、高精度、低成本的非隔離PWM功率開關(guān),適用于多種電源架構(gòu),如Buck、Buck-Boost和Flyback等。其主要特點如下:


  1. 集成高壓啟動電路和功率開關(guān):內(nèi)部集成600V高壓啟動電路和高壓功率開關(guān),減少了外部元件數(shù)量,簡化了系統(tǒng)設(shè)計。
  2. 高精度恒壓輸出:輸出電壓精度高達(dá)±3%,能夠提供穩(wěn)定的電源輸出。
  3. 靈活的輸出電壓設(shè)定:通過FB腳的連接方式,可以輕松設(shè)定輸出電壓。FB懸空時輸出12V,F(xiàn)B短路至GND時輸出18V。
  4. 快速啟動和低靜態(tài)功耗:快速啟動時間僅為50ms(典型值),在FB懸空或接地模式下,靜態(tài)功耗僅為60mW(典型值)。
  5. 內(nèi)置抖頻技術(shù):有效提高EMI性能,減少電磁干擾。
  6. 完善的保護功能:內(nèi)置欠壓、過壓、過流、過溫、短路等多種保護功能,確保系統(tǒng)在各種異常情況下都能安全運行。
  7. 封裝形式:采用SOP8封裝,體積小巧,散熱性能良好。


典型電路圖


FT8440E提供了多種典型應(yīng)用電路圖,適用于不同的電源架構(gòu)。以下是兩種常見的應(yīng)用電路圖:


(一)Buck結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用電路圖



  • 輸入電壓范圍:85~264Vac或40~380Vdc
  • 輸出電壓:12V或18V(通過FB腳設(shè)定)
  • 輸出電流:200mA(持續(xù))/250mA(脈沖)


(二)Buck-Boost結(jié)構(gòu)典型應(yīng)用電路圖



  • 輸入電壓范圍:85~264Vac或40~380Vdc
  • 輸出電壓:12V或18V(通過FB腳設(shè)定)
  • 輸出電流:200mA(持續(xù))/250mA(脈沖)


管腳定義及說明


FT8440E采用SOP8封裝,管腳定義如下表所示:


管腳編號管腳名稱功能描述
1/2GND芯片地,同時也是集成高壓MOSFET的源極
3FB反饋腳,用于設(shè)定輸出電壓
4VCC芯片電源,同時也是輸出反饋端口
5/6/7/8D高壓啟動和MOSFET的漏極(Drain)



絲印信息


  • 第一行:x為產(chǎn)品子型號
  • 第二行:①②③④⑤⑥為內(nèi)部追溯編碼


應(yīng)用說明


(一)輸出電壓設(shè)定


FT8440E的輸出電壓通過FB腳進(jìn)行設(shè)定:
  • FB懸空:輸出電壓為12V
  • FB短路至GND:輸出電壓為18V
為獲得更佳的芯片采樣穩(wěn)定性,建議:
  • 輸出電容:容值推薦為≥470uF,使用更大的容值可獲得更好的輸出紋波。
  • Vcc電容:容值推薦為1uF。Vcc電容會影響環(huán)路響應(yīng)速度,取值變小則響應(yīng)快,紋波更佳,但空載輸出電壓會略變高;取值變大則反之。


(二)芯片電源和待機功耗


FT8440E內(nèi)部集成了600V高壓啟動電路,從高壓漏極直接對VCC端充電至9.8V,省掉了傳統(tǒng)的起機電阻。當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定值時,高壓啟動電路會自動關(guān)閉,由輸出電壓供電,典型待機功耗為60mW。


(三)VCC欠壓保護


FT8440E內(nèi)部集成了帶遲滯的欠壓保護比較器,開啟和關(guān)斷閾值電壓分別為9.8V和7.5V。由于較低的欠壓保護閾值和高壓啟動電路提供的較大充電電流,開啟延時典型值為50ms。


(四)VCC過壓保護


FT8440E內(nèi)部集成了22V的過壓保護比較器,當(dāng)VCC電壓高于過壓保護觸發(fā)閾值時,柵驅(qū)動電路會立即關(guān)閉,使功率MOSFET停止開關(guān),同時從VCC旁路電容多拉1mA的電流。


(五)高精度恒壓控制


FT8440E內(nèi)置高性能誤差放大器、高精度分壓電阻和參考電壓,保證輸出電壓的精度和線性/負(fù)載調(diào)整率。開關(guān)的占空比由采樣電阻的峰值電壓和誤差放大器的輸出電壓決定,峰值電流采樣電阻和環(huán)路補償網(wǎng)絡(luò)全部集成在芯片內(nèi)部。


(六)過流保護


FT8440E內(nèi)部集成了逐周期過流保護電路,采樣功率開關(guān)管的電流。當(dāng)電流超過內(nèi)部設(shè)定的閾值時,在該周期的剩余時間內(nèi)功率開關(guān)管會被關(guān)斷。前沿消隱電路會在功率開關(guān)管開啟后的Tleb內(nèi)將過流保護比較器屏蔽,避免誤觸發(fā)。


(七)過載保護電流的選擇


  • 過載電流:建議設(shè)置為額定工作電流的130%以上,以獲得足夠的余量。
  • 電感量選擇:主電感量的大小會影響工作模式和過載電流保護點。建議參考樣機資料選擇合適的電感。
  • 電感的飽和電流:電感的飽和電流需大于芯片工作時的最大峰值電流并留一定余量。
  • 輸入電容選擇:輸入電容的容值會影響輸出電流帶載能力。建議按2uF/每瓦計算輸入電容容值。


(八)起機時間和起機負(fù)載電流


FT8440E內(nèi)部集成了高壓啟動電路,起機時間較快,典型值為50ms。芯片起機或重啟期間,負(fù)載電流請控制在額定電流的80%以內(nèi),以免芯片無法正常起機。起機完成后,可以正常帶載額定電流。內(nèi)部框架圖如下所示~



(九)頻率抖動


FT8440E內(nèi)置頻率抖動,可有效提高EMI特性。


(十)前沿消隱


FT8440E功率開關(guān)管每次開啟時,采樣電阻上都會產(chǎn)生毛刺電壓。為了避免誤觸發(fā),內(nèi)部集成了前沿消隱模塊,因此無需傳統(tǒng)的外部RC濾波元器件。在消隱時間Tleb內(nèi),過流保護比較器被關(guān)閉。


(十一)過溫保護


FT8440E過溫保護電路檢測芯片的溫度,過溫保護閾值為150℃。當(dāng)芯片的溫度高于該閾值時,功率開關(guān)管被關(guān)斷,直至芯片溫度下降至130℃,功率開關(guān)管才重新恢復(fù)正常工作。


(十二)短路保護


當(dāng)發(fā)生輸出短路時,F(xiàn)T8440E會進(jìn)入“自動重啟”工作模式。如果輸出反饋電壓低于內(nèi)部參考電壓的時間超過一定時間,則功率開關(guān)管會被關(guān)斷一段時間,之后功率開關(guān)管會自動重啟再工作一定時間,如此重復(fù),直至輸出短路故障被排除。


PCB布局注意事項


良好的PCB布局有助于系統(tǒng)工作穩(wěn)定,提高EMI效果以及散熱。以下為指導(dǎo)建議:


  1. 功率環(huán)路
    • 盡量縮短功率環(huán)路的連線和環(huán)路面積。
    • 功率環(huán)路的走線盡量粗。
    • 電感充電環(huán)路由輸入電容+/IC Drain腳/IC GND腳/功率電感/輸出電容/輸入電容-組成。
    • 電感放電環(huán)路由功率電感/輸出電容/續(xù)流二極管組成。
  2. 反饋環(huán)路
    • VCC二極管/濾波電容等組成的反饋環(huán)路,盡量放在主功率回路的外面,盡量縮短反饋環(huán)路的走線。
    • 反饋環(huán)路走線盡量不要從功率器件底部穿過,以免被高頻雜波干擾。
    • 反饋環(huán)路的輸出電壓取樣點(反饋二極管的正極)放在輸出電容正極。
    • VCC濾波電容盡量靠近IC,盡量遠(yuǎn)離功率電感。
    • 反饋環(huán)路的地與IC GND單點連接,盡量不與功率地共線。
  3. EMI
    • 盡量使L/N及EMI π型濾波等器件遠(yuǎn)離功率電感,可提高EMI效果。
  4. 散熱
    • 適當(dāng)增加IC Drain腳的銅箔面積,有助于IC散熱。


總結(jié)


FT8440E憑借其高性能、高精度、低成本的特點,以及集成的多種保護功能,成為了理想的交直流開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器。其靈活的輸出電壓設(shè)定、快速啟動和低靜態(tài)功耗,使其在小家電輔助電源、智能家居等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過本文的詳細(xì)介紹,設(shè)計人員可以更好地理解和應(yīng)用FT8440E,實現(xiàn)高效、可靠的電源設(shè)計。
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