Неизолированный понижающий источник питания драйвера светодиодов
Метод управления светодиодами отличается от традиционных галогенных ламп и люминесцентных ламп. Ему необходимо поддерживать постоянный ток вождения, поэтому требуется особая мощность привода. Что касается общего освещения, большинство из них являются входом для сети высокого напряжения и выходом SELV (безопасное сверхнизкое напряжение), поэтому они в основном используют понижающую структуру. Топология Buck отличается простой структурой, высоким КПД и небольшими колебаниями тока. Часто используется. . PT4207 - это микросхема драйвера светодиода, разработанная на основе топологии Buck.
Характеристики структуры микросхемы PT4207
PT4207 использует инновационную архитектуру, которая может надежно работать при постоянном напряжении от 8 до 450 В после выпрямления переменного тока на входе. Встроенный МОП-транзистор 350 мА / 20 В может обеспечить выходной ток светодиода 350 мА. Кроме того, он оснащен внешним портом управления переключателем MOSFET для достижения выходного тока светодиода до 1А и стабильной работы. Эффективность системы может достигать 96%, а точность тока светодиода может достигать ± 5% (включая скорость регулировки входного напряжения и различия компонентов). Через многофункциональный вывод DIM диммирования ток светодиода можно линейно регулировать с помощью сопротивления или постоянного напряжения, или цифровой импульсный сигнал может использоваться для выбора ШИМ-диммирования. Кроме того, микросхема также имеет функции плавного пуска, короткой нагрузки и перегрева. Блок-схема внутренней структуры PT4207 показана на рис.1.
Рисунок 1 Блок-схема внутренней структуры PT4207
Принцип работы постоянного тока: PT4207 использует режим фиксированного времени выключения для управления выходным током. После внутреннего МОП-транзистора ток протекает через нагрузку, индуктивность, МОП-транзистор и резистор выборки и линейно возрастает со временем, и на выводе CS генерируется напряжение. Когда напряжение достигает внутреннего эталонного значения, микросхема внутренне контролирует питание, чтобы выключить полевой МОП-транзистор, и переходит в цикл выключения. Время выключения устанавливается внешним резистором и фиксируется. По истечении этого времени МОП-транзистор снова включается и переходит в следующий рабочий цикл. Способ строения Бака показан на рисунке 2.
Рисунок 2 Две формы структуры Бакка
Во время периода выключения полевого МОП-транзистора энергия в катушке индуктивности L передается в светодиод нагрузки через диод D свободного хода и формируется обратно, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3 Понижающая структура отключает возврат тока цикла
можно получить по формуле индуктивности
где VL - напряжение на катушке индуктивности, L - индуктивность, Toff - настраиваемое фиксированное время выключения, а ΔIL - величина тока в катушке индуктивности.
Рисунок 4 Форма волны тока индуктора под CCM
Если система работает в CCM (непрерывный рабочий режим), форма кривой тока в катушке индуктивности показана на рисунке 4. Среди них, ILED - это равномерный ток светодиода, IPEAK - пиковый ток в катушке индуктивности, то есть пиковый ток. через полевой МОП-транзистор или диод свободного хода, и получается ILED=IPEAK-0.5ΔIL. Подставим формулу индуктивности, чтобы получить
IPEAK можно установить с помощью резистора выборки. Следовательно, как только схема выходного светодиода определена, выходной ток не имеет ничего общего с входным напряжением, тем самым реализуя управление постоянным током светодиода.
Краткий принцип: микросхема определяет напряжение на выводе CS в каждом цикле включения. Как только он обнаруживает, что напряжение CS растет слишком быстро, микросхема выключает полевой МОП-транзистор и снова включает его через некоторое время для достижения короткого замыкания.
Принцип перегрева: чип имеет встроенную функцию перегрева. Когда температура перехода микросхемы превышает 135 ° C, выходной ток автоматически уменьшается для дальнейшего повышения температуры. Если температура превышает 150 ° C, выходной ток упадет до 0, что поможет избежать проблем с мерцанием, пока микросхема активна. Если вам нужно перегреть светодиод, вы можете косвенно подключить термистор с отрицательным температурным коэффициентом между контактом DIM и контактом GND. Когда температура повышается, напряжение DIM будет падать, и в то же время уменьшится внутреннее опорное напряжение на выводе CS или даже отключится, чтобы достичь функции перегрева.
Энергия плавного пуска: чип имеет встроенное время плавного пуска 4 мс, и ток постепенно увеличивается при запуске, так что ток нагрузки постепенно достигает установленного значения, эффективно уменьшая пусковой импульсный ток.
Рисунок 5 Типовая мощность приложения PT4207 (выход: 24 строки светодиодной матрицы, 250 мА) (печать)
Рисунок 6 Типовой электрический КПД и характеристики постоянного тока PT4207
Рисунок 7PT4207 Сильноточная система (вывод 12 цепочек светодиодной матрицы, 1000 мА)
На рисунке 5 показано типичное применение PT4207. Характеристики КПД и постоянного тока типичного применения PT4207 показаны на Рисунке 6. Другие схемы применения PT4207 показаны на Рисунках 7 и 8. Среди них Рисунок 7 представляет собой сильноточное приложение PT4207 (на выходе 12 цепочек светодиодов). массив, 1000мА); На рисунке 8 показан низковольтный источник постоянного тока PT4207 (выход 1 3WLED, 700 мА).
Рисунок 8 Приложение низкого напряжения постоянного тока PT4207 (выход 1 3WLED, 700 мА)
Дизайн системных параметров
См. Рисунок 5 для типичных приложений. Определение выходного тока: можно по формуле
Выберите подходящие R4, R5, R6 и L. Конкретные шаги расчета см. В таблице данных PT4207.
Выбор входной емкости: входная емкость обеспечивает стабильное напряжение питания для системы, которое можно выбрать в соответствии с выходной мощностью и емкостью в соответствии с 1-2 мкФ / Вт. Все осветительные приборы работают при высоких температурах, поэтому термостойкость конденсатора превышает 105 ° C.
Выбор полевого МОП-транзистора: выдерживаемое напряжение сток-исток Vds выбирается в соответствии с фактической входной ситуацией, а ток стока Id составляет 4 или более раз ILED.
Выбор выходного конденсатора: конденсатор, подключенный параллельно светодиоду, может поглощать пульсирующий ток светодиода. В идеале пульсирующий ток индуктора полностью поглощается выходным конденсатором, что в определенной степени продлевает срок службы светодиода. Обычно выбирают 1-10 мкФ.
Свободный выбор диода: выберите диод Шоттки или сверхбыстрый восстанавливающийся диод, время обратного восстановления Trr составляет менее 100 нс, а допустимый ток должен быть больше IPEAK.
Выбор индуктивности корпуса светодиодной люминесцентной лампы: можно выбрать I-образный индуктор или индуктор с закрытым магнитным трансформатором. I-образные индукторы, как правило, невысоки по цене и просты в эксплуатации, но они магнитные, что может легко вызвать потерю магнитных линий в ограниченном металлическом пространстве и привести к ненормальной работе системы, поэтому они обычно используются в лампах с не -металлические оболочки. Независимо от того, какой тип индуктора используется, ток насыщения индуктора должен быть в 1,2 раза больше, чем ILED, а температура Кюри материала магнитного сердечника должна быть более 150 ° C.
Точки проектирования макета
См. Рисунок 5 для типичных приложений. Среди них конденсаторы фильтра C3, C4, C5 и резистор R4 должны быть как можно ближе к выводам микросхемы. Входной конденсатор C1, нагрузка, катушка индуктивности L4, полевой МОП-транзистор, вывод микросхемы S, резисторы выборки R5 и R6 представляют собой большие пути тока, проводка должна быть как можно более толстой и короткой, а замкнутая область должна быть как можно меньше. Резисторы выборки R5 и R6 подключены к высокочастотной и сильноточной земле, которые являются источниками помех и должны быть подключены к отрицательному электроду конденсатора входного фильтра C1 по кратчайшему пути. Третий вывод микросхемы, а также земля C3, C4, C5 и R4 нуждаются в стабильном опорном заземлении, которое можно выводить отдельно от C1.
