Nieizolowany zasilacz obniżający napięcie sterownika LED
Sposób zasilania LED różni się od tradycyjnych lamp halogenowych i świetlówek. Musi utrzymywać stałą jazdę, dlatego potrzebna jest specjalna moc napędowa. Jako oświetlenie ogólne, większość z nich to wejście sieciowe wysokiego napięcia i wyjście SELV (bezpieczne bardzo niskie napięcie), więc w większości wykorzystują konstrukcję obniżającą napięcie. Topologia Buck charakteryzuje się prostą strukturą, wysoką wydajnością i małymi tętnieniami prądu. Jest często używany. . PT4207 to układ sterownika LED zaprojektowany w oparciu o topologię Buck.
Charakterystyka struktury chipa PT4207
PT4207 przyjmuje innowacyjną architekturę, która może pracować niezawodnie przy napięciu DC od 8 V do 450 V po wyprostowaniu wejścia AC. Wbudowany MOSFET 350mA/20V może zapewnić prąd wyjściowy LED 350mA. Dodatkowo jest wyposażony w zewnętrzny port napędu przełącznika MOSFET w celu osiągnięcia prądu wyjściowego LED wynosi do 1A i pracuje stabilnie. Wydajność systemu może osiągnąć 96%, a dokładność prądu LED może osiągnąć ± 5% (w tym szybkość regulacji napięcia wejściowego i różnice komponentów). Dzięki wielofunkcyjnemu pinowi ściemniania DIM prąd diody LED można regulować liniowo za pomocą rezystancji lub napięcia stałego lub można użyć cyfrowego sygnału impulsowego do wyboru ściemniania PWM. Ponadto chip ma również funkcje miękkiego startu, krótkiego obciążenia i nadmiernej temperatury. Schemat blokowy struktury wewnętrznej PT4207 pokazano na rys. 1.
Rysunek Schemat blokowy struktury wewnętrznej 1PT4207
Zasada działania prądu stałego: PT4207 wykorzystuje tryb stałego czasu wyłączenia do sterowania prądem wyjściowym. Po wewnętrznym tranzystorze MOSFET prąd przepływa przez obciążenie, indukcyjność, MOSFET i rezystor próbkujący i liniowo rośnie z czasem, a na pinie CS generowane jest napięcie. Gdy napięcie osiągnie wewnętrzną wartość odniesienia, chip wewnętrznie kontroluje moc, aby wyłączyć MOSFET i wchodzi w cykl wyłączania. Czas wyłączenia jest ustawiany przez zewnętrzny rezystor i jest stały. Po upływie tego czasu MOSFET włącza się ponownie i wchodzi w kolejny cykl pracy. Sposób budowy Bucka pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2 Dwie formy struktury Buck
Podczas okresu wyłączenia MOSFET energia w cewce indukcyjnej L jest uwalniana do diody LED obciążenia przez diodę gaszącą D i jest formowana z powrotem, jak pokazano na rysunku 3.
Rysunek 3 Struktura Buck wyłącza powrót prądu cyklu
można uzyskać za pomocą wzoru na indukcyjność
gdzie VL to napięcie na cewce, L to indukcyjność, Toff to ustawialny czas wyłączenia, a ΔIL to ilość prądu w cewce.
Rysunek 4 Przebieg prądu cewki indukcyjnej pod CCM
Jeśli układ pracuje w trybie CCM (tryb pracy ciągłej), przebieg prądu w cewce jest pokazany na rysunku 4. Wśród nich ILED to prąd jednostajny LED, IPEAK to prąd szczytowy w cewce, czyli prąd szczytowy przez MOSFET lub diodę luzem i uzyskuje się ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Zastąp wzór indukcyjności, aby uzyskać
IPEAK można ustawić za pomocą rezystora próbkującego. Dlatego po określeniu wyjściowego schematu diod LED prąd wyjściowy nie ma nic wspólnego z napięciem wejściowym, realizując w ten sposób kontrolę stałego prądu diody LED.
Krótka zasada: chip wykrywa napięcie pinu CS w każdym cyklu włączania. Gdy wykryje, że napięcie CS rośnie zbyt szybko, chip wyłączy MOSFET i włączy go ponownie po pewnym czasie, aby osiągnąć zwarcie.
Zasada nadmiernej temperatury: chip ma wbudowaną funkcję przegrzewania. Gdy temperatura złącza chipa przekroczy 135 ° C, prąd wyjściowy zostanie automatycznie zmniejszony, aby jeszcze bardziej zwiększyć temperaturę. Jeśli temperatura przekroczy 150°C, prąd wyjściowy spadnie do 0, co pozwala uniknąć problemów z migotaniem, gdy chip jest aktywny. Jeśli chcesz przegrzać diodę LED, możesz pośrednio podłączyć termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym między pinem DIM a pinem GND. Gdy temperatura wzrośnie, napięcie DIM spadnie, a jednocześnie zmniejszy wewnętrzne napięcie odniesienia pinu CS lub nawet wyłączy się, aby osiągnąć funkcję nadmiernej temperatury.
Energia miękkiego startu: układ ma wbudowany czas miękkiego startu 4 ms, a prąd jest stopniowo zwiększany podczas rozruchu, dzięki czemu prąd obciążenia stopniowo osiąga ustawioną wartość, skutecznie zmniejszając początkowy prąd udarowy.
Rysunek 5PT4207 typowa moc aplikacji (wyjście: 24 ciągi matryc LED, 250mA) (druk)
Rysunek 6 Typowa wydajność elektryczna PT4207 i charakterystyka prądu stałego
Rysunek 7PT4207 aplikacja wysokoprądowa (wyjście 12 ciągów tablicy LED, 1000mA)
Rysunek 5 przedstawia typowe zastosowanie PT4207. Wydajność i charakterystykę prądu stałego typowej aplikacji PT4207 pokazano na rysunku 6. Inne schematy aplikacji PT4207 pokazano na rysunku 7 i rysunku 8. Wśród nich rysunek 7 przedstawia wysokoprądową aplikację PT4207 (wyjście 12 ciągów diod LED tablica, 1000mA); Rysunek 8 to aplikacja niskiego napięcia PT4207 DC (wyjście 1 3WLED, 700mA).
Rysunek 8PT4207 Zastosowanie niskiego napięcia DC (wyjście 1 3WLED, 700mA)
Projektowanie parametrów systemu
Patrz Rysunek 5 dla typowych zastosowań. Wyznaczenie prądu wyjściowego: może być oparte na wzorze
Wybierz odpowiedni R4, R5, R6 i L. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat kroków obliczeniowych, zapoznaj się z arkuszem danych PT4207.
Wybór pojemności wejściowej: Pojemność wejściowa zapewnia stabilne napięcie zasilania dla systemu, które można wybrać zgodnie z mocą wyjściową i pojemnością zgodnie z 1-2uF/W. Zastosowania oświetleniowe są w wysokiej temperaturze, więc odporność termiczna kondensatora przekracza 105 ° C.
Wybór MOSFET: napięcie wytrzymywane dren-źródło Vds jest wybierane zgodnie z rzeczywistą sytuacją na wejściu, a prąd drenu Id jest 4 razy lub więcej ILED.
Wybór kondensatora wyjściowego: Kondensator połączony równolegle z diodą LED może pochłaniać prąd tętnienia diody LED. Idealnie, prąd tętnienia cewki jest całkowicie pochłaniany przez kondensator wyjściowy, co w pewnym stopniu wydłuża żywotność diody LED. Zwykle wybieraj 1-10uF.
Wybór diody wolnobiegowej: Wybierz diodę Schottky'ego lub ultraszybką diodę odzyskiwania, czas powrotu do tyłu Trr jest mniejszy niż 100ns, a obciążalność prądowa powinna być większa niż IPEAK.
Wybór indukcyjności powłoki świetlówki LED: można wybrać cewkę indukcyjną w kształcie litery I lub zamkniętą cewkę indukcyjną transformatora magnetycznego. Cewki indukcyjne w kształcie litery I są ogólnie tanie i proste w obróbce, ale są magnetyczne, co może łatwo spowodować utratę linii magnetycznych w metalowej ograniczonej przestrzeni i spowodować nieprawidłową pracę systemu, dlatego są one zwykle używane w lampach bez -metalowe muszle. Bez względu na rodzaj zastosowanej cewki indukcyjnej, prąd nasycenia cewki indukcyjnej musi być większy niż 1,2 razy większy od ILED, a temperatura Curie materiału rdzenia magnetycznego jest większa niż 150°C.
Punkty projektowe układu
Patrz Rysunek 5 dla typowych zastosowań. Wśród nich kondensatory filtrujące C3, C4, C5 i rezystor R4 powinny znajdować się jak najbliżej pinów układu. Kondensator wejściowy C1, obciążenie, cewka indukcyjna L4, MOSFET, chip S pin, rezystory próbkujące R5 i R6 to duże ścieżki prądowe, okablowanie powinno być tak grube i krótkie, jak to możliwe, a zamknięty obszar powinien być jak najmniejszy. Rezystory próbkujące R5 i R6 są podłączone do masy wysokoczęstotliwościowej i wysokoprądowej, które są źródłami zakłóceń i powinny być podłączone do ujemnej elektrody kondensatora filtru wejściowego C1 najkrótszą ścieżką. Trzeci pin układu, a także masa C3, C4, C5 i R4 wymagają stabilnego uziemienia odniesienia, które można wyprowadzić niezależnie od C1.
