Font d'alimentació del controlador LED reductor no aïllat
El mètode de conducció del LED és diferent de les làmpades halògenes tradicionals i les làmpades fluorescents. Ha de mantenir la conducció actual constant, de manera que es necessita una potència de conducció especial. Com a il·luminació general, la majoria són d'entrada de xarxa d'alta tensió i sortida SELV (tensió extra baixa segura), de manera que utilitzen principalment una estructura reductora. La topologia Buck té les característiques d'una estructura simple, alta eficiència i petita ondulació de corrent. S'utilitza sovint. . PT4207 és un xip de controlador LED dissenyat basat en la topologia Buck.
Característiques de l'estructura del xip PT4207
PT4207 adopta una arquitectura innovadora, que pot funcionar de manera fiable sota la tensió de CC de 8V a 450V després de rectificar l'entrada de CA. El MOSFET de 350mA/20V integrat pot proporcionar un corrent de sortida LED de 350mA. A més, està equipat amb un port d'accionament de commutador MOSFET extern per aconseguir que el corrent de sortida del LED és de fins a 1 A i funciona de manera estable. L'eficiència del sistema pot arribar al 96% i la precisió actual del LED pot arribar al ±5% (incloent la taxa d'ajust de la tensió d'entrada i les diferències de components). Mitjançant el pin DIM d'atenuació multifunció, el corrent LED es pot ajustar linealment mitjançant resistència o tensió de CC, o el senyal de pols digital es pot utilitzar per seleccionar l'atenuació PWM. A més, el xip també té funcions d'arrencada suau, càrrega curta i sobretemperatura. El diagrama de blocs de l'estructura interna del PT4207 es mostra com a la figura 1.
Figura 1PT4207 diagrama de blocs de l'estructura interna
Principi de funcionament de corrent constant: PT4207 utilitza un mode de temps d'apagat fix per controlar el corrent de sortida. Després del MOSFET intern, el corrent flueix a través de la càrrega, la inductància, el MOSFET i la resistència de mostreig, i augmenta linealment amb el temps i es genera una tensió al pin CS. Quan la tensió arriba al valor de referència interna, el xip controla internament la potència per apagar el MOSFET i entra al cicle d'apagat. El temps d'apagat el defineix una resistència externa i és fix. Després del lapse, el MOSFET es torna a encendre i entra al següent cicle de treball. La forma de l'estructura de Buck es mostra a la figura 2.
Figura 2 Dues formes d'estructura Buck
Durant el període d'apagada del MOSFET, l'energia de l'inductor L s'allibera al LED de càrrega a través del díode de roda lliure D i es torna a formar, tal com es mostra a la figura 3.
Figura 3 L'estructura Buck desactiva el retorn del corrent del cicle
es pot obtenir mitjançant la fórmula de la inductància
on VL és la tensió a través de l'inductor, L és la inductància, Toff és el temps de desactivació fixable i ΔIL és la quantitat de corrent a l'inductor.
Figura 4 Forma d'ona de corrent de l'inductor sota CCM
Si el sistema funciona en CCM (mode de treball continu), la forma d'ona actual a l'inductor es mostra a la figura 4. Entre elles, ILED és el corrent uniforme del LED, IPEAK és el corrent màxim a l'inductor, és a dir, el corrent màxim mitjançant el MOSFET o díode de roda lliure i s'obté ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Substituïu la fórmula de la inductància per obtenir
IPEAK es pot configurar mitjançant la resistència de mostreig. Per tant, un cop determinat l'esquema del LED de sortida, el corrent de sortida no té res a veure amb la tensió d'entrada, aconseguint així un control de corrent constant del LED.
Principi breu: el xip detecta la tensió del pin CS en cada cicle d'encesa. Un cop detecti que la tensió CS augmenta massa ràpid, el xip apagarà el MOSFET i el tornarà a encendre després d'un període de temps per aconseguir curt.
Principi de sobretemperatura: el xip té una funció de sobreescalfament integrada. Quan la temperatura d'unió del xip supera els 135 °C, el corrent de sortida es reduirà automàticament per augmentar encara més la temperatura. Si la temperatura supera els 150 °C, el corrent de sortida baixarà a 0, cosa que pot evitar problemes de parpelleig mentre el xip està actiu. Si necessiteu sobretemperatura el LED, podeu connectar indirectament un termistor de coeficient de temperatura negatiu entre el pin DIM i el pin GND. Quan la temperatura augmenta, la tensió DIM baixarà i, al mateix temps, reduirà la tensió de referència interna del pin CS o fins i tot s'apagarà, per aconseguir la funció de sobretemperatura.
Energia d'arrencada suau: el xip té un temps d'inici suau incorporat de 4 ms, i el corrent augmenta gradualment a l'inici, de manera que el corrent de càrrega assoleix gradualment el valor establert, reduint eficaçment el corrent de sobretensió inicial.
Figura 5PT4207 potència d'aplicació típica (sortida: 24 cadenes de matriu de LED, 250 mA) (impressió)
Figura 6 característiques d'eficiència elèctrica i corrent constant de l'aplicació típica PT4207
Figura 7PT4207 aplicació d'alta corrent (sortida de 12 cadenes de matriu de LED, 1000 mA)
La figura 5 és una aplicació típica de PT4207. L'eficiència i les característiques de corrent constant de l'aplicació típica de PT4207 es mostren a la figura 6. Altres esquemes d'aplicació de PT4207 es mostren a la figura 7 i la figura 8. Entre ells, la figura 7 és l'aplicació d'alta corrent de PT4207 (sortida de 12 cadenes de LED). matriu, 1000 mA); La figura 8 és l'aplicació de baixa tensió CC PT4207 (sortida 1 3WLED, 700mA).
Figura 8PT4207 Aplicació de baixa tensió CC (sortida 1 3WLED, 700mA)
Disseny de paràmetres del sistema
Consulteu la figura 5 per a les aplicacions típiques. La determinació del corrent de sortida: es pot basar en la fórmula
Seleccioneu els R4, R5, R6 i L adequats. Per obtenir passos de càlcul específics, consulteu el full de dades PT4207.
Selecció de la capacitat d'entrada: la capacitat d'entrada proporciona una tensió d'alimentació estable per al sistema, que es pot seleccionar segons la potència de sortida i la capacitat d'acord amb 1-2uF/W. Les aplicacions d'il·luminació són totes a alta temperatura, de manera que la resistència a la temperatura del condensador és superior a 105 °C.
Selecció MOSFET: la tensió de suport de la font de drenatge Vds es selecciona segons la situació d'entrada real i el corrent de drenatge Id és 4 vegades o més ILED.
Selecció del condensador de sortida: el condensador connectat en paral·lel amb el LED pot absorbir el corrent de ondulació del LED. Idealment, el corrent d'ondulació de l'inductor és totalment absorbit pel condensador de sortida, allargant la vida útil del LED fins a cert punt. Normalment escolliu 1-10uF.
Selecció de díodes de roda lliure: trieu el díode Schottky o el díode de recuperació ultraràpida, el temps de recuperació inversa Trr és inferior a 100 ns i la capacitat actual hauria de ser superior a IPEAK.
Selecció de la inductància de la carcassa del llum fluorescent LED: es pot seleccionar un inductor en forma de I o un inductor de transformador magnètic tancat. Els inductors en forma de I solen tenir un preu baix i un procés senzill, però són magnètics, la qual cosa pot causar fàcilment la pèrdua de línies magnètiques en un espai confinat metàl·lic i fer que el sistema funcioni de manera anormal, de manera que s'utilitzen generalment en làmpades amb - petxines metàl·liques. Independentment del tipus d'inductor que s'utilitzi, el corrent de saturació de l'inductor ha de ser superior a 1,2 vegades l'ILED i la temperatura de Curie del material del nucli magnètic és superior a 150 °C.
Punts de disseny de maquetació
Consulteu la figura 5 per a les aplicacions típiques. Entre ells, els condensadors de filtre C3, C4, C5 i la resistència R4 haurien d'estar el més a prop possible dels pins del xip. El condensador d'entrada C1, la càrrega, l'inductor L4, el MOSFET, el pin S del xip, les resistències de mostreig R5 i R6 són grans camins de corrent, el cablejat ha de ser el més gruixut i curt possible i l'àrea tancada ha de ser el més petita possible. Les resistències de mostreig R5 i R6 estan connectades a terra d'alta freqüència i gran intensitat, que són fonts d'interferència i s'han de connectar a l'elèctrode negatiu del condensador de filtre d'entrada C1 pel camí més curt. El tercer pin del xip, així com la terra de C3, C4, C5 i R4 necessiten una terra de referència estable, que es pot treure per separat de C1.
