PT4107_DB03全電壓20W日光燈開關恒流源的特性及原理

基本特性

交流非隔離式高頻開關降壓恒流模式
交流85～245V，50～60Hz工作范圍
串聯充電、并聯放電無源功率因數校正
可內置于28毫米燈管里安裝
工作環(huán)境溫度0～75oC
滿足IEC61000-3-2：2001要求

電路原理圖和實物照片

電路見圖 1，交流市電入口接有 1A 保險絲 FS1 和抗浪涌負溫度系數熱敏電阻 NTC。之后是 EMI 濾波器，由 L1、L2 和 CX1 組成。BD1 是整流全橋，內部是 4 個高壓硅二極管。C1、C2、R1、D1～D3 組成無源功率因數校正，工作原理見本公司《用 PT4107 設計 LED 日光燈的優(yōu)化方法》一文。PWM 控制芯片 U1 和功率 MOS 管 Q1、鎮(zhèn)流電感 L3、續(xù)流二極管 D5組成 Buck 降壓變換，U1 采集傳感電阻 R6～R9 上的峰值電流，由內部邏輯控制 GATE 腳信號的脈沖占空比進行恒流控制。芯片由 T1、D4、C4、R2～R4 組成的電子濾波器降壓后供電，這個濾波器內阻很高，輸出阻抗很小，能提供約 16V 穩(wěn)定電壓，確保芯片在全電壓范圍里穩(wěn)定工作。R5 是芯片振蕩電路的一部分，改變它會調節(jié)振蕩頻率。電位器RT 在本電路中不是用來調光，而是用來微調恒流源的電流，使電路達到設計功率。本電路的參數是為22個LED串聯，15串并聯，驅動330個60毫瓦的白光LED設計的，每串的電流是17.8毫安。

圖1：20W LED日光燈恒流源電原理圖

圖2是恒流源的實際照片，33個元件安裝在235×25×0.8 毫米的環(huán)氧單面印制板上，PCB走線是按電力電子規(guī)范要求設計的，可以直接安裝在28毫米的燈管之中。

圖2：20W LED日光燈恒流源實物照片

電氣參數和 BOM

這個恒流源的主要電氣參數如表1，表中的參數是在CCM模式下測試得到的。它是針對85～245V交流電源設計的，實際上能在更寬的電壓范圍里工作，如60～270V，但輸出電流會發(fā)生變化。驅動不同廠商的LED輸出電壓會略有變化，這是LED的正向壓降不同而造成的，不會影響恒流精度。改變振蕩頻率和元件參數會使電路改變工作狀態(tài)，例如降低頻率或減小L3的電感量會使電路進入DCM模式，這時電路的電氣參數就會改變。電路的元器件在成本和可靠性方面作了折中，元器件的數目已減到最低程度。表2是詳細的材料表，為了保證質量，盡量選用推薦產商的元器件。

測試波形

圖 3 是電子濾波器 T1 發(fā)射極的波形，輸出電壓是直流 16V，輸入電壓在在 70V～245V范圍里，這個電壓是穩(wěn)定不變的。

圖 3：基極電壓

圖 4 是 MOS 管柵極的波形，這是典型的門驅動脈沖波形，頻率基本是固定的，脈沖的占空比隨著負載電流和輸入電壓變化。當負載固定時，輸入電壓降低占空比增大，最低工作電壓下的占空比是 0.48。脈沖幅度是固定 14.8V,不應該隨輸入電壓升高而增加。測量中可看到脈沖在水平方向抖動，這并不是故障，而是為了降低 EMI 在芯片里增加了擴頻功能。