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FT8440E 12V/18V高性能交直流开关电源芯片特点及应用说明
类别:产品新闻 发布时间:2025-05-15 10:44:31 浏览人数:13956

在现代电子设备中,开关电源转换器作为核心部件,其性能直接影响设备的稳定性和效率。FT8440E作为一款高性能、低成本的交直流开关电源转换器,凭借其集成的高压启动电路、高压功率开关以及多种保护功能,成为了众多电源设计工程师的理想选择。本文将详细介绍FT8440E的特点、典型电路图、管脚定义及说明,以及应用说明,帮助用户更好地理解和应用这款芯片。


FT8440E的特点


FT8440E是一款高性能、高精度、低成本的非隔离PWM功率开关,适用于多种电源架构,如Buck、Buck-Boost和Flyback等。其主要特点如下:


  1. 集成高压启动电路和功率开关:内部集成600V高压启动电路和高压功率开关,减少了外部元件数量,简化了系统设计。
  2. 高精度恒压输出:输出电压精度高达±3%,能够提供稳定的电源输出。
  3. 灵活的输出电压设定:通过FB脚的连接方式,可以轻松设定输出电压。FB悬空时输出12V,FB短路至GND时输出18V。
  4. 快速启动和低静态功耗:快速启动时间仅为50ms(典型值),在FB悬空或接地模式下,静态功耗仅为60mW(典型值)。
  5. 内置抖频技术:有效提高EMI性能,减少电磁干扰。
  6. 完善的保护功能:内置欠压、过压、过流、过温、短路等多种保护功能,确保系统在各种异常情况下都能安全运行。
  7. 封装形式:采用SOP8封装,体积小巧,散热性能良好。


典型电路图


FT8440E提供了多种典型应用电路图,适用于不同的电源架构。以下是两种常见的应用电路图:


(一)Buck结构典型应用电路图



  • 输入电压范围:85~264Vac或40~380Vdc
  • 输出电压:12V或18V(通过FB脚设定)
  • 输出电流:200mA(持续)/250mA(脉冲)


(二)Buck-Boost结构典型应用电路图



  • 输入电压范围:85~264Vac或40~380Vdc
  • 输出电压:12V或18V(通过FB脚设定)
  • 输出电流:200mA(持续)/250mA(脉冲)


管脚定义及说明


FT8440E采用SOP8封装,管脚定义如下表所示:


管脚编号管脚名称功能描述
1/2GND芯片地,同时也是集成高压MOSFET的源极
3FB反馈脚,用于设定输出电压
4VCC芯片电源,同时也是输出反馈端口
5/6/7/8D高压启动和MOSFET的漏极(Drain)



丝印信息


  • 第一行:x为产品子型号
  • 第二行:①②③④⑤⑥为内部追溯编码


应用说明


(一)输出电压设定


FT8440E的输出电压通过FB脚进行设定:
  • FB悬空:输出电压为12V
  • FB短路至GND:输出电压为18V
为获得更佳的芯片采样稳定性,建议:
  • 输出电容:容值推荐为≥470uF,使用更大的容值可获得更好的输出纹波。
  • Vcc电容:容值推荐为1uF。Vcc电容会影响环路响应速度,取值变小则响应快,纹波更佳,但空载输出电压会略变高;取值变大则反之。


(二)芯片电源和待机功耗


FT8440E内部集成了600V高压启动电路,从高压漏极直接对VCC端充电至9.8V,省掉了传统的起机电阻。当输出电压高于设定值时,高压启动电路会自动关闭,由输出电压供电,典型待机功耗为60mW。


(三)VCC欠压保护


FT8440E内部集成了带迟滞的欠压保护比较器,开启和关断阈值电压分别为9.8V和7.5V。由于较低的欠压保护阈值和高压启动电路提供的较大充电电流,开启延时典型值为50ms。


(四)VCC过压保护


FT8440E内部集成了22V的过压保护比较器,当VCC电压高于过压保护触发阈值时,栅驱动电路会立即关闭,使功率MOSFET停止开关,同时从VCC旁路电容多拉1mA的电流。


(五)高精度恒压控制


FT8440E内置高性能误差放大器、高精度分压电阻和参考电压,保证输出电压的精度和线性/负载调整率。开关的占空比由采样电阻的峰值电压和误差放大器的输出电压决定,峰值电流采样电阻和环路补偿网络全部集成在芯片内部。


(六)过流保护


FT8440E内部集成了逐周期过流保护电路,采样功率开关管的电流。当电流超过内部设定的阈值时,在该周期的剩余时间内功率开关管会被关断。前沿消隐电路会在功率开关管开启后的Tleb内将过流保护比较器屏蔽,避免误触发。


(七)过载保护电流的选择


  • 过载电流:建议设置为额定工作电流的130%以上,以获得足够的余量。
  • 电感量选择:主电感量的大小会影响工作模式和过载电流保护点。建议参考样机资料选择合适的电感。
  • 电感的饱和电流:电感的饱和电流需大于芯片工作时的最大峰值电流并留一定余量。
  • 输入电容选择:输入电容的容值会影响输出电流带载能力。建议按2uF/每瓦计算输入电容容值。


(八)起机时间和起机负载电流


FT8440E内部集成了高压启动电路,起机时间较快,典型值为50ms。芯片起机或重启期间,负载电流请控制在额定电流的80%以内,以免芯片无法正常起机。起机完成后,可以正常带载额定电流。内部框架图如下所示~



(九)频率抖动


FT8440E内置频率抖动,可有效提高EMI特性。


(十)前沿消隐


FT8440E功率开关管每次开启时,采样电阻上都会产生毛刺电压。为了避免误触发,内部集成了前沿消隐模块,因此无需传统的外部RC滤波元器件。在消隐时间Tleb内,过流保护比较器被关闭。


(十一)过温保护


FT8440E过温保护电路检测芯片的温度,过温保护阈值为150℃。当芯片的温度高于该阈值时,功率开关管被关断,直至芯片温度下降至130℃,功率开关管才重新恢复正常工作。


(十二)短路保护


当发生输出短路时,FT8440E会进入“自动重启”工作模式。如果输出反馈电压低于内部参考电压的时间超过一定时间,则功率开关管会被关断一段时间,之后功率开关管会自动重启再工作一定时间,如此重复,直至输出短路故障被排除。


PCB布局注意事项


良好的PCB布局有助于系统工作稳定,提高EMI效果以及散热。以下为指导建议:


  1. 功率环路
    • 尽量缩短功率环路的连线和环路面积。
    • 功率环路的走线尽量粗。
    • 电感充电环路由输入电容+/IC Drain脚/IC GND脚/功率电感/输出电容/输入电容-组成。
    • 电感放电环路由功率电感/输出电容/续流二极管组成。
  2. 反馈环路
    • VCC二极管/滤波电容等组成的反馈环路,尽量放在主功率回路的外面,尽量缩短反馈环路的走线。
    • 反馈环路走线尽量不要从功率器件底部穿过,以免被高频杂波干扰。
    • 反馈环路的输出电压取样点(反馈二极管的正极)放在输出电容正极。
    • VCC滤波电容尽量靠近IC,尽量远离功率电感。
    • 反馈环路的地与IC GND单点连接,尽量不与功率地共线。
  3. EMI
    • 尽量使L/N及EMI π型滤波等器件远离功率电感,可提高EMI效果。
  4. 散热
    • 适当增加IC Drain脚的铜箔面积,有助于IC散热。


总结


FT8440E凭借其高性能、高精度、低成本的特点,以及集成的多种保护功能,成为了理想的交直流开关电源转换器。其灵活的输出电压设定、快速启动和低静态功耗,使其在小家电辅助电源、智能家居等领域具有广泛的应用前景。通过本文的详细介绍,设计人员可以更好地理解和应用FT8440E,实现高效、可靠的电源设计。
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