Неізольований понижуючий світлодіодний драйвер живлення
Спосіб керування світлодіодами відрізняється від традиційних галогенних ламп і люмінесцентних ламп. Він повинен підтримувати постійний струм, тому потрібна особлива рушійна потужність. Як загальне освітлення, більшість з них є високовольтним мережевим вводом і SELV (безпечним надзвичайно низьким рівнем напруги) виходом, тому вони в основному використовують понижувальну структуру. Топологія Buck має характеристики простої структури, високої ефективності та малої пульсації струму. Його часто використовують. . PT4207 - це чіп драйвера світлодіодів, розроблений на основі топології Buck.
Характеристики структури мікросхеми PT4207
PT4207 має інноваційну архітектуру, яка може надійно працювати під напругою постійного струму від 8 В до 450 В після випрямлення змінного струму. Вбудований MOSFET 350 мА/20 В може забезпечити вихідний струм світлодіода 350 мА. Крім того, він оснащений зовнішнім портом приводу перемикача MOSFET для досягнення вихідного струму світлодіода до 1 А і стабільної роботи. Ефективність системи може досягати 96%, а точність струму світлодіода може досягати ±5% (включаючи швидкість регулювання вхідної напруги та різницю компонентів). Завдяки багатофункціональному штифту затемнення DIM струм світлодіода можна лінійно регулювати за допомогою опору або постійної напруги, або цифровий імпульсний сигнал можна використовувати для вибору ШІМ затемнення. Крім того, чіп також має функції плавного пуску, короткого навантаження та перегріву. Блок-схема внутрішньої структури PT4207 показана, як на рис. 1.
Рисунок 1PT4207 блок-схема внутрішньої структури
Принцип роботи з постійним струмом: PT4207 використовує режим фіксованого часу вимкнення для управління вихідним струмом. Після внутрішнього МОП-транзистора струм проходить через навантаження, індуктивність, МОП-транзистор і вибірковий резистор і лінійно зростає з часом, а на виводі CS створюється напруга. Коли напруга досягає внутрішнього опорного значення, мікросхема внутрішньо контролює живлення, щоб вимкнути МОП-транзистор, і входить в цикл вимкнення. Час вимкнення встановлюється зовнішнім резистором і фіксується. Після закінчення терміну MOSFET знову включається і переходить до наступного робочого циклу. Спосіб структури Бака показано на малюнку 2.
Рисунок 2 Дві форми структури Бака
Під час періоду вимкнення МОП-транзистора енергія в індуктивності L виділяється в світлодіод навантаження через вільний діод D і формується назад, як показано на малюнку 3.
Рисунок 3 Понижувальна структура вимикає цикл повернення струму
можна отримати за формулою індуктивності
де VL – напруга на дроселі індуктивності, L – індуктивність, Toff – це встановлений фіксований час вимкнення, а ΔIL – величина струму в індуктивності.
Малюнок 4 Форма сигналу струму індуктивності під CCM
Якщо система працює в CCM (безперервний робочий режим), форма струму в індуктивності показана на малюнку 4. Серед них ILED – рівномірний струм світлодіода, IPEAK – піковий струм в індуктивності, тобто піковий струм. через MOSFET або діод вільного ходу, і виходить ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Підставте формулу індуктивності, щоб отримати
IPEAK можна встановити за допомогою вибіркового резистора. Таким чином, після визначення вихідної схеми світлодіода вихідний струм не має нічого спільного з вхідною напругою, таким чином реалізується контроль постійного струму світлодіода.
Короткий принцип: мікросхема виявляє напругу на контакті CS під час кожного циклу включення. Як тільки він виявить, що напруга CS зростає занадто швидко, мікросхема вимкне MOSFET і знову ввімкне його через певний період часу, щоб досягти короткого замикання.
Принцип перегріву: чіп має вбудовану функцію перегріву. Коли температура переходу мікросхеми перевищує 135°C, вихідний струм буде автоматично зменшено для подальшого підвищення температури. Якщо температура перевищує 150°C, вихідний струм впаде до 0, що може уникнути проблем з мерехтінням, коли мікросхема активна. Якщо вам потрібно перегріти світлодіод, ви можете опосередковано підключити термістор з негативним температурним коефіцієнтом між контактом DIM і контактом GND. Коли температура підвищується, напруга DIM впаде, і в той же час зменшиться внутрішня опорна напруга на контакті CS або навіть вимкнеться, щоб досягти функції перегріву.
Енергія м'якого запуску: мікросхема має вбудований час плавного запуску 4 мс, і струм поступово збільшується під час запуску, так що струм навантаження поступово досягає встановленого значення, ефективно зменшуючи пусковий стрибковий струм.
Рисунок 5PT4207 типова потужність програми (вихід: 24 рядки світлодіодного масиву, 250 мА) (друк)
Рисунок 6 PT4207 Типове застосування електричної ефективності та характеристики постійного струму
Рисунок 7PT4207 застосування високого струму (вихід 12 рядків світлодіодної матриці, 1000 мА)
На малюнку 5 показано типове застосування PT4207. Характеристики ефективності та постійного струму типового застосування PT4207 показані на рисунку 6. Інші схеми застосування PT4207 показані на рисунку 7 і малюнку 8. Серед них, малюнок 7 - це застосування високого струму PT4207 (вихід 12 рядків світлодіодів масив, 1000 мА); На малюнку 8 показано застосування низької напруги постійного струму PT4207 (вихід 1 3WLED, 700 мА).
Малюнок 8PT4207 Низька напруга постійного струму (вихід 1 3WLED, 700 мА)
Проектування параметрів системи
Зверніться до малюнку 5 для типових застосувань. Визначення вихідного струму: може здійснюватися за формулою
Виберіть відповідні R4, R5, R6 і L. Для конкретних кроків розрахунку, будь ласка, зверніться до технічного паспорта PT4207.
Вибір вхідної ємності: вхідна ємність забезпечує стабільну напругу живлення для системи, яку можна вибрати відповідно до вихідної потужності та ємності відповідно до 1-2 мкФ/Вт. Усі системи освітлення мають високу температуру, тому температурний опір конденсатора перевищує 105°C.
Вибір MOSFET: витримувана напруга сток-джерело Vds вибирається відповідно до фактичної вхідної ситуації, а струм стоку Id становить 4 або більше ILED.
Вибір вихідного конденсатора: конденсатор, підключений паралельно світлодіоду, може поглинати пульсаційний струм світлодіода. В ідеалі, пульсаційний струм індуктивності повністю поглинається вихідним конденсатором, подовжуючи термін служби світлодіода до певної міри. Зазвичай вибирають 1-10 мкФ.
Вибір вільних діодів: виберіть діод Шотткі або діод ультрашвидкого відновлення, час зворотного відновлення Trr менше 100 нс, а потужність струму повинна бути більшою, ніж IPEAK.
Вибір індуктивності корпусу світлодіодної люмінесцентної лампи: можна вибрати I-подібний індуктор або індуктор із закритим магнітним трансформатором. I-подібні котушки індуктивності, як правило, мають низьку ціну та прості в процесі, але вони магнітні, що може легко спричинити втрату магнітних ліній у металевому замкнутому просторі та спричинити ненормальну роботу системи, тому вони зазвичай використовуються в лампах з - металеві оболонки. Незалежно від того, який тип індуктора використовується, струм насичення індуктора повинен бути більшим, ніж у 1,2 рази ILED, а температура Кюрі матеріалу магнітного сердечника перевищує 150 °C.
Точки дизайну макета
Зверніться до малюнку 5 для типових застосувань. Серед них фільтруючі конденсатори С3, С4, С5 і резистор R4 повинні розташовуватися якомога ближче до висновків мікросхеми. Вхідний конденсатор C1, навантаження, індуктор L4, MOSFET, чіп S, резистори дискретизації R5 і R6 - це великі струмові шляхи, проводка повинна бути якомога товще і коротше, а закрита площа повинна бути якомога меншою. Відбірні резистори R5 і R6 підключені до високочастотної і сильнострумової землі, які є джерелами перешкод і повинні бути підключені до негативного електрода вхідного фільтруючого конденсатора С1 по найкоротшому шляху. Третій контакт мікросхеми, а також заземлення C3, C4, C5 і R4 потребує стабільного опорного заземлення, яке можна вивести окремо від C1.
