极简外围!CHIPHONOR LS2106 高压非隔离 Buck 驱动芯片全解析与应用方案

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描述

在市电直入的应急照明、小家电开放式电源等小功率场景中,工程师一直追求少元件、低成本、高可靠性的电源方案。今天为大家拆解一款国产高集成开关电源驱动芯片 ——LS2106。该芯片专为 85~265VAC 全电压输入设计,集成 800V 高压功率管,省去传统方案的启动电阻、电流采样电阻,外围电路做到极致精简,非常适合批量量产的非隔离降压电源。本文结合官方规格书,从芯片特性、管脚定义、参数计算、典型电路、PCB 设计、保护功能等维度全面讲解,适合电源新手与硬件工程师参考学习。

一、芯片整体概述与核心亮点

LS2106 是一款高效率、高精度非隔离降压(Buck/Buck-Boost)恒压控制驱动芯片,工作在电感电流临界导通模式(QR),主打小功率非隔离电源场景。

核心特点

集成 **>800V 高压功率三极管 **,无需外置功率器件,简化硬件布局;

内置高压启动电路,无需外接启动电阻,启动电流低至 1μA,待机损耗小;

内置 300mA 固定峰值电流检测,取消 CS 电流采样电阻,进一步降低物料成本;

宽电压输入:交流 85V~265V 全电网适配,直流最低 19V 即可正常工作;

多重内置保护:VCC 欠压 / 钳位保护、150℃过温保护,ESD 耐压>2kV,抗干扰能力强;

采用通用SOT23-6 贴片封装,体积小巧,焊接工艺成熟,适配小型化 PCB。

典型应用场景

各类应急灯、LED 照明驱动电源;

白色家电、小家电内部开放式非隔离电源;

小功率 Buck/Buck-Boost 拓扑市电降压方案。

补充说明:该芯片仅支持纯恒压输出,无恒流功能,且为非隔离架构,严禁用于人体可直接接触的外置适配器。

二、管脚定义与硬件接线规则

LS2106 采用 SOT23-6 封装,6 个引脚功能划分清晰,其中 2 个为空脚,接线简单不易出错。

管脚编号 管脚名称 功能详解 接线注意事项
1 VCC 芯片供电引脚 就近并联高频旁路电容,保证供电稳定
2 GND 芯片公共地 功率地与信号地短接,减少地环路干扰
3 NC 悬空脚 禁止任何接线、焊盘连接,保持悬空
4 C 内置功率管集电极 主功率回路节点,加大铺铜提升散热
5 NC 悬空脚 保持悬空,不可搭线
6 FB 反馈电压输入脚 外接分压电阻,用于设定输出电压

三、关键电气参数解读

测试条件:VCC=3.5V,环境温度 25℃,选取工程设计常用核心参数:

供电相关

启动电压:典型 4.2V(VCC 上升);

欠压保护阈值:典型 2.8V(VCC 下降),电压过低芯片锁止,避免异常工作;

VCC 钳位电压:典型 5.1V,防止供电过压损坏芯片;

工作电流:典型 200μA,待机电流≤60μA,低功耗表现优异。

控制与频率

FB 反馈基准电压:1.14~1.26V(典型 1.2V),恒压精度稳定;

内置下偏电阻:12kΩ(11.7~12.3kΩ),分压电路设计更简单;

前沿消隐时间:300ns,抑制开关尖峰,避免误触发;

工作频率:推荐最大 60kHz(超过易发热),空载最低 150Hz。

功率与保护

内置峰值电流:300mA,固定限流,无需外部干预;

过温保护:150℃关断,迟滞 30℃降温后恢复;

功率管耐压:C-B 极电压≥800V,完全适配全球市电高压工况。

极限参数提醒(设计红线)

芯片最大功耗 0.3W,结温范围 - 40℃~150℃,PCB 设计时务必做好 4 脚(C 极)散热铺铜,长时间满负载工作需预留散热余量。

四、核心原理与计算公式(工程必用)

1. 芯片启动逻辑

上电后,芯片内置高压启动电路以 1μA 微弱电流对 VCC 电容充电;当 VCC 电压升至 4.2V 启动阈值,芯片整体进入工作状态。正常运行后,由内部专属供电回路为 VCC 供电,全程无需外接启动电阻。

2. 输出电压计算(FB 分压电路)

输出电压由 FB 引脚分压网络设定,公式如下: (V_{o}=frac{R_{F B L}+R_{F B H}}{R_{F B L}} × V_{F B}-V_{d}) 参数说明:

(V_O):目标输出电压;

(V_{FB}):反馈基准电压(典型 1.2V);

(R_{FBL}):芯片内置固定下偏电阻(12kΩ);

(R_{FBH}):外接上分压电阻(高耐压建议拆分为两颗电阻串联);

(V_d):续流二极管 D3 导通压降。

设计技巧:优先选定标准阻值电阻,反向核算输出电压,兼顾精度与物料通用性。

3. 电感量计算公式(Buck 拓扑)

芯片工作在临界导通模式,结合输入电压、输出电压、工作频率可计算储能电感参数: (L=frac{left(V_{I N}-V_{o}right) timesleft(V_{o}+V_{d}right)}{f × I_{p k} ×left(V_{I N}+V_{d}right)}) 参数说明:(V_{IN})为整流后母线电压,f为系统工作频率,(I_{PK})为内置 300mA 峰值电流。

五、典型应用电路与 PCB 设计规范

1. 典型 Buck 应用电路

LS2106 标准非隔离 Buck 电路,外围器件仅包含:VCC 旁路电容、输入电容、输出电容、续流二极管、储能电感、FB 分压电阻,整体元件数量少于 10 颗,电路极简。

2. PCB 布局四大核心要点(避坑指南)

VCC 引脚布局:VCC 旁路电容必须紧贴 VCC 与 GND 引脚,优先选用高频低阻贴片电容;若使用电解电容,必须选择高频低阻型号。

FB 信号保护:FB 外接分压电阻靠近 6 脚,布线远离功率电感、功率管等强干扰区域,防止电压漂移。

缩减功率环路:功率电感、内置功率管、输入 / 输出电容组成的功率环路面积尽可能小,有效降低 EMI 辐射,减少干扰。

散热优化:4 脚(内置功率管集电极)大面积铺铜,提升散热能力,避免高温降频、过热保护频繁触发。

六、保护功能与故障排查

LS2106 集成全套基础保护功能,适配消费类产品长期稳定运行:

VCC 欠压保护:VCC 电压低于 2.8V 时芯片停止工作,市电电压过低、VCC 电容失效均会触发该保护;

VCC 钳位保护:将 VCC 电压钳位在 5.1V,杜绝供电过压烧毁芯片;

过温保护:芯片结温达到 150℃立即关断输出,温度回落至 120℃左右自动恢复,长时间满载、散热不良是主要诱因。

常见故障简易排查

芯片无法启动:检查 VCC 电容是否虚焊、短路;

输出电压不稳:检查 FB 分压电阻是否虚焊、布线是否受干扰;

频繁保护重启:重点排查 PCB 散热、负载是否过载。

七、总结

LS2106 是一款为低成本、极简电路量身打造的非隔离降压驱动芯片,800V 高压集成、免启动电阻、免采样电阻三大特性,大幅简化外围设计与量产调试。其稳定的恒压输出、完善的基础保护,完全满足应急灯、小家电等小功率非隔离电源需求。

对于追求控成本、提量产效率的非隔离市电降压方案,LS2106 是性价比极高的选择。但需注意,该芯片无电气隔离、无恒流功能,不可用于充电器、户外适配器等需要电气隔离的场景。后续大家在电路调试、参数匹配、EMI 整改过程中遇到问题,欢迎在评论区交流探讨。

商务合作 & 采购说明

深圳市粤华信科技有限公司为无锡华众芯微电子官方一级代理商,主营 CHIPHONOR 全系电源管理芯片。目前可提供免费样品测试服务,同时为客户配套全程电源方案技术支持;若需核验企业资质、原厂代理授权证书,可致电咨询。批量采购可前往阿里巴巴平台搜索深圳市粤华信科技有限公司,进店联系客服咨询下单。

审核编辑 黄宇

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