一款用于通用照明的非隔離降壓式LED驅(qū)動器
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LED的驅(qū)動方式和傳統(tǒng)的鹵素?zé)?，熒光燈不同，需要保持恒定電流?qū)動，所以需要專門的驅(qū)動電路。作為通用照明，由于多數(shù)為高壓市電輸進，輸出有SELV（安全特低電壓）限制，所以多采用降壓結(jié)構(gòu)，Buck拓撲結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，電流紋波小等特點，常被采用。PT4207正是基于Buck拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的一款LED驅(qū)動芯片。
PT4207芯片結(jié)構(gòu)特點
PT4207采用革新的架構(gòu)，可保證系統(tǒng)在交流輸進整流后，8V到450V的直流電壓下可靠工作，內(nèi)置350mA/20V的MOSFET，可提供350mA的LED輸出電流，另外配備外部MOSFET開關(guān)驅(qū)動端口，可實現(xiàn)高達1A的LED輸出電流并穩(wěn)定工作。系統(tǒng)效率可達96%，電流精度可達±5%（包含輸進電壓調(diào)整率和元器件差異）。通過多功能調(diào)光DIM管腳，可使用電阻或直流電壓進行線性調(diào)節(jié)LED電流，也可以采用數(shù)字脈沖信號就選PWM調(diào)光。此外，該芯片還具有軟啟動功能，負載短路保護和過溫保護功能。PT4207的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 PT4207內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
圖2 Buck結(jié)構(gòu)的兩種形式
圖3 Buck結(jié)構(gòu)關(guān)斷周期電流回路
圖4 CCM下電感電流波形
短路保護原理：芯片對CS管腳電壓在每個開通周期進行檢測，一旦檢測到CS電壓上升過快芯片會關(guān)斷MOSFET，過一段時間再打開，從而實現(xiàn)短路保護。
過溫保護原理：芯片內(nèi)置過熱保護功能，當(dāng)芯片結(jié)溫超過135℃時將自動降低輸出電流以阻止溫度進一步上升，假如溫度超過150℃，輸出電流降為0，在有效保護芯片的同時避免閃爍題目。如需對LED進行過溫保護，可在DIM管腳和GND管腳間接負溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)環(huán)境溫度升高時，DIM電壓會下降，同時降低內(nèi)部CS管腳基準電壓甚至關(guān)斷，從而實現(xiàn)過溫保護功能。
軟啟動功能：芯片內(nèi)置4ms的軟啟動時間，啟動時逐步增加電流，使負載電流逐漸達到設(shè)定值，有效減小啟動浪涌電流。
圖5 PT4207典型應(yīng)用電路（輸出：24串LED陣列，250mA） (print)
圖6 PT4207典型應(yīng)用電路的效率和恒流特性
圖7 PT4207大電流應(yīng)用（輸出12串LED陣列，1000mA）
圖8 PT4207直流低壓應(yīng)用（輸出1顆3WLED，700mA）
參考圖5典型應(yīng)用電路。輸出電流的確定：可依據(jù)公式
輸進電容選擇：輸進電容為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電電壓，可根據(jù)輸出功率，電容量按1-2uF/W選擇。照明應(yīng)用都是在高溫環(huán)境中，所以電容耐溫建議在105℃以上。
MOSFET選擇：漏-源極耐壓Vds根據(jù)實際輸進情況選擇，漏極電流Id選擇4倍以上的ILED。
輸出電容選擇：與LED并聯(lián)的電容可以吸收LED紋波電流。理想情況下，電感紋波電流完全被輸出電容吸收，一定程度上延長LED壽命。通常選擇1-10uF。
續(xù)流二極管選擇：建議選擇肖特基二極管或超快速恢復(fù)二極管，反向恢復(fù)時間Trr建議小于100ns，電流能力應(yīng)大于IPEAK。
電感選擇：可選擇工字電感或閉合磁路的變壓器電感。工字電感一般價格低廉，工藝簡單，但磁路開放，在金屬密閉空間內(nèi)輕易造成磁力線缺失而使系統(tǒng)工作異常，所以一般用于非金屬外殼的燈具中。無論采用哪種電感，電感的飽和電流要求大于1.2倍的ILED，磁芯材料的居里溫度建議大于150℃。
Layout設(shè)計要點
參考圖5典型應(yīng)用電路。其中，濾波電容C3，C4，C5，以及電阻R4應(yīng)盡量靠近芯片管腳。輸進電容C1，負載，電感L4，MOSFET，芯片S管腳，采樣電阻R5，R6是大電流路徑，走線盡量粗短，所包圍的面積盡量小。采樣電阻R5，R6所連接的是高頻大電流地，屬于干擾源，應(yīng)通過最短的路徑連接到輸進濾波電容C1負極。芯片第3腳，以及C3，C4，C5，R4的地需要穩(wěn)定的基準地，可以從C1單獨引出。
本文小結(jié)
以上先容了PT4207芯片基本結(jié)構(gòu)，工作原理，典型應(yīng)用方案，以及設(shè)計留意事項。該芯片以其寬電壓輸進范圍，較高的恒流精度和可靠性，在日光燈，射燈，筒燈等通用照明，以及路燈，汽車設(shè)備等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用遠景。
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