Icke-isolerad strömförsörjning med LED-drivrutin med steg ner
Drivmetoden för LED skiljer sig från traditionella halogenlampor och lysrör. Den behöver hålla konstant strömkörning, så speciell drivkraft behövs. Som allmän belysning är de flesta av dem högspänningsnätingång och SELV-utgång (safe extra-low voltage), så de använder mestadels nedtrappningsstruktur. Buck topologi har egenskaperna av enkel struktur, hög effektivitet och liten strömrippel. Det används ofta. . PT4207 är ett LED-drivrutinchip designat baserat på Buck-topologi.
PT4207 chip struktur egenskaper
PT4207 antar en innovativ arkitektur som kan fungera tillförlitligt under likspänningen 8V till 450V efter att AC-ingången har likriktats. Inbyggd 350mA/20V MOSFET kan ge 350mA LED-utgångsström. Dessutom är den utrustad med en extern MOSFET-switchdrivningsport för att uppnå LED-utgångsströmmen är upp till 1A och fungerar stabilt. Systemets effektivitet kan nå 96%, och LED-strömnoggrannheten kan nå ±5% (inklusive ingångsspänningsjusteringshastighet och komponentskillnader). Genom multifunktionsdimmer-DIM-stiftet kan LED-strömmen justeras linjärt med hjälp av resistans eller DC-spänning, eller så kan den digitala pulssignalen användas för att välja PWM-dimning. Dessutom har chippet även mjukstart, kort belastning och övertemperaturfunktioner. Det interna strukturblockschemat för PT4207 visas som i fig. 1.
Figur 1PT4207 blockschema för intern struktur
Arbetsprincip för konstant ström: PT4207 använder ett fast avstängt läge för att styra utströmmen. Efter den interna MOSFET:en flyter strömmen genom belastningen, induktansen, MOSFET och samplingsmotståndet och stiger linjärt med tiden, och en spänning genereras vid CS-stiftet. När spänningen når det interna referensvärdet styr chippet internt strömmen för att stänga av MOSFET och går in i avstängningscykeln. Avstängningstiden ställs in av ett externt motstånd och är fast. Efter förloppet slås MOSFET på igen och går in i nästa arbetscykel. Sättet för Buck-strukturen visas i figur 2.
Figur 2 Två former av Buck-struktur
Under MOSFET-avstängningsperioden frigörs energin i induktorn L till belastnings-LED:n genom frihjulsdioden D och formas tillbaka, som visas i figur 3.
Figur 3 Buck struktur stänger av cykelströmretur
kan erhållas med induktansformeln
där VL är spänningen över induktorn, L är induktansen, Toff är den inställbara fasta avstängningstiden och ΔIL är mängden ström i induktorn.
Figur 4 Induktorströmvågform under CCM
Om systemet arbetar i CCM (kontinuerligt arbetsläge), visas strömvågformen i induktorn i figur 4. Bland dem är ILED den enhetliga LED-strömmen, IPEAK är toppströmmen i induktorn, det vill säga toppströmmen genom MOSFET eller frihjulsdiod, och ILED=IPEAK-0.5ΔIL erhålls. Ersätt induktansformeln för att erhålla
IPEAK kan ställas in med samplingsmotstånd. Därför, när utgångs-LED-schemat har bestämts, har utgångsströmmen inget att göra med ingångsspänningen, vilket gör att LED-konstantströmkontroll realiseras.
Kort princip: Chippet känner av CS-stiftspänningen i varje startcykel. När den upptäcker att CS-spänningen stiger för snabbt, kommer chipet att stänga av MOSFET och slå på den igen efter en tid för att uppnå kortslutning.
Övertemperaturprincip: Chipet har en inbyggd överhettningsfunktion. När korsningstemperaturen på chippet överstiger 135°C kommer utströmmen automatiskt att minskas för att ytterligare öka temperaturen. Om temperaturen överstiger 150°C sjunker utströmmen till 0, vilket kan undvika flimmerproblem medan chipet är aktivt. Om du behöver övertemperatura lysdioden kan du indirekt ansluta en termistor för negativ temperaturkoefficient mellan DIM-stiftet och GND-stiftet. När temperaturen stiger kommer DIM-spänningen att sjunka och samtidigt minska den interna CS-stiftreferensspänningen eller till och med stängas av för att uppnå övertemperaturfunktion.
Mjukstartsenergi: Chippet har en inbyggd mjukstarttid på 4 ms, och strömmen ökas gradvis vid start, så att belastningsströmmen gradvis når det inställda värdet, vilket effektivt minskar startstötströmmen.
Figur 5PT4207 typisk applikationseffekt (utgång: 24 strängar av LED-array, 250mA) (utskrift)
Figur 6 PT4207 typisk elektrisk verkningsgrad och konstant strömkarakteristik
Figur 7PT4207 högströmsapplikation (utgång 12 strängar av LED-array, 1000mA)
Figur 5 är en typisk tillämpning av PT4207. Effektiviteten och konstantströmsegenskaperna för den typiska tillämpningen av PT4207 visas i figur 6. Andra tillämpningsscheman för PT4207 visas i figur 7 och figur 8. Bland dem är figur 7 högströmstillämpningen av PT4207 (utgång 12 strängar av LED array, 1000mA); Figur 8 är PT4207 DC-lågspänningstillämpningen (utgång 1 3WLED, 700mA).
Figur 8PT4207 DC lågspänningstillämpning (utgång 1 3WLED, 700mA)
Systemparameterdesign
Se figur 5 för typiska applikationer. Bestämningen av utströmmen: kan baseras på formeln
Välj lämplig R4, R5, R6 och L. För specifika beräkningssteg, se databladet för PT4207.
Val av ingångskapacitans: Ingångskapacitansen ger en stabil matningsspänning för systemet, som kan väljas enligt uteffekt och kapacitans enligt 1-2uF/W. Belysningsapplikationer är alla i hög temperatur, så kondensatorns temperaturmotstånd är över 105°C.
MOSFET-val: drain-source-motståndsspänningen Vds väljs enligt den faktiska ingångssituationen, och dräneringsströmmen Id är 4 gånger eller mer ILED.
Val av utgångskondensator: Den parallellkopplade kondensatorn med lysdioden kan absorbera LED-rippelströmmen. Helst absorberas induktorns rippelström helt av utgångskondensatorn, vilket förlänger livslängden för lysdioden i viss utsträckning. Väljer vanligtvis 1-10uF.
Val av frihjulsdiod: Välj Schottky-diod eller ultrasnabb återställningsdiod, den omvända återställningstiden Trr är mindre än 100 ns, och strömkapaciteten bör vara större än IPEAK.
Induktansval av LED-lysrörslampa: I-formad induktor eller sluten magnetisk transformatorinduktor kan väljas. I-formade induktorer är i allmänhet låga i pris och enkla i processen, men de är magnetiska, vilket lätt kan orsaka förlust av magnetiska linjer i ett begränsat metallutrymme och få systemet att fungera onormalt, så de används vanligtvis i lampor med icke -metallskal. Oavsett vilken typ av induktor som används, måste mättnadsströmmen för induktorn vara större än 1,2 gånger ILED, och Curie-temperaturen för det magnetiska kärnmaterialet är högre än 150°C.
Layoutdesignpunkter
Se figur 5 för typiska applikationer. Bland dem bör filterkondensatorerna C3, C4, C5 och motståndet R4 vara så nära chipstiften som möjligt. Ingångskondensator C1, belastning, induktor L4, MOSFET, chip S-stift, samplingsmotstånd R5 och R6 är stora strömbanor, ledningarna ska vara så tjocka och korta som möjligt och det slutna området ska vara så litet som möjligt. Samplingsmotstånden R5 och R6 är anslutna till högfrekvent och högströmsjord, vilka är störkällor och bör anslutas till den negativa elektroden på ingångsfilterkondensatorn Cl genom den kortaste vägen. Det tredje stiftet på chippet, liksom jordningen av C3, C4, C5 och R4 behöver en stabil referensjord, som kan ledas ut separat från C1.
