Niet-geïsoleerde step-down LED driver voeding
De aansturing van LED is anders dan bij traditionele halogeenlampen en fluorescentielampen. Het moet constant stroom rijden, dus speciale aandrijfkracht is nodig. Als algemene verlichting zijn de meeste hoogspanningsnetingangen en SELV-uitgangen (veilige extra lage spanning), dus ze gebruiken meestal een step-down-structuur. Buck-topologie heeft de kenmerken van een eenvoudige structuur, een hoog rendement en een kleine stroomrimpel. Het wordt vaak gebruikt. . PT4207 is een LED-driverchip die is ontworpen op basis van Buck-topologie.
Kenmerken van de PT4207-chipstructuur:
PT4207 maakt gebruik van een innovatieve architectuur, die betrouwbaar kan werken onder de DC-spanning van 8V tot 450V nadat de AC-ingang is gecorrigeerd. Ingebouwde 350mA/20V MOSFET kan 350mA LED-uitgangsstroom leveren. Bovendien is het uitgerust met een externe MOSFET-schakelaar-aandrijfpoort om de LED-uitgangsstroom tot 1A te bereiken en stabiel te werken. De systeemefficiëntie kan 96% bereiken en de nauwkeurigheid van de LED-stroom kan ± 5% bereiken (inclusief aanpassingssnelheid van de ingangsspanning en componentverschillen). Via de multifunctionele dim-DIM-pin kan de LED-stroom lineair worden aangepast met behulp van weerstand of DC-spanning, of het digitale pulssignaal kan worden gebruikt om PWM-dimmen te selecteren. Daarnaast heeft de chip ook softstart-, short load- en oververhittingsfuncties. Het interne structuurblokdiagram van PT4207 wordt getoond zoals in Fig. 1.
Afbeelding 1PT4207 blokschema interne structuur
Werkingsprincipe van constante stroom: PT4207 gebruikt een vaste uit-tijdmodus om de uitgangsstroom te regelen. Na de interne MOSFET vloeit de stroom door de belasting, inductantie, MOSFET en bemonsteringsweerstand en stijgt lineair met de tijd, en er wordt een spanning gegenereerd op de CS-pin. Wanneer de spanning de interne referentiewaarde bereikt, regelt de chip intern de stroom om de MOSFET uit te schakelen en gaat de uitschakelcyclus in. De uitschakeltijd wordt ingesteld door een externe weerstand en is vast. Na het verstrijken wordt de MOSFET weer ingeschakeld en gaat de volgende werkcyclus in. De manier van Buck-structuur wordt getoond in figuur 2.
Figuur 2 Twee vormen van Buck-structuur
Tijdens de MOSFET-uitschakelperiode wordt de energie in de inductor L via de vrijloopdiode D in de belasting-LED vrijgegeven en terug gevormd, zoals weergegeven in figuur 3.
Afbeelding 3 Buck-structuur schakelt cyclusstroomretour uit
kan worden verkregen door de inductantieformule
waarbij VL de spanning over de inductor is, L de inductantie is, Toff de instelbare vaste uitschakeltijd is en ΔIL de hoeveelheid stroom in de inductor is.
Figuur 4 Inductorstroomgolfvorm onder CCM
Als het systeem in CCM (continue werkmodus) werkt, wordt de huidige golfvorm in de inductor weergegeven in figuur 4. Onder hen is ILED de uniforme LED-stroom, IPEAK is de piekstroom in de inductor, dat wil zeggen de piekstroom via de MOSFET of vrijloopdiode, en ILED=IPEAK-0.5ΔIL wordt verkregen. Vervang de inductantieformule om te verkrijgen
IPEAK kan worden ingesteld door een bemonsteringsweerstand. Daarom, zodra het uitgangs-LED-schema is bepaald, heeft de uitgangsstroom niets te maken met de ingangsspanning, waardoor LED-constante stroomregeling wordt gerealiseerd.
Kort principe: de chip detecteert de CS-pinspanning in elke inschakelcyclus. Zodra het detecteert dat de CS-spanning te snel stijgt, zal de chip de MOSFET uitschakelen en na een bepaalde tijd weer inschakelen om kort te worden.
Overtemperatuurprincipe: de chip heeft een ingebouwde oververhittingsfunctie. Wanneer de junctietemperatuur van de chip hoger is dan 135 °C, wordt de uitgangsstroom automatisch verlaagd om de temperatuur verder te verhogen. Als de temperatuur boven de 150 °C komt, daalt de uitgangsstroom naar 0, wat flikkeringsproblemen kan voorkomen terwijl de chip actief is. Als u de LED te warm moet maken, kunt u indirect een thermistor met een negatieve temperatuurcoëfficiënt aansluiten tussen de DIM-pin en de GND-pin. Wanneer de temperatuur stijgt, zal de DIM-spanning dalen en tegelijkertijd de interne CS-pinreferentiespanning verlagen of zelfs uitschakelen, om de functie Overtemperatuur te bereiken.
Softstart-energie: de chip heeft een ingebouwde softstarttijd van 4 ms en de stroom wordt geleidelijk verhoogd bij het starten, zodat de belastingsstroom geleidelijk de ingestelde waarde bereikt, waardoor de startstootstroom effectief wordt verminderd.
Afbeelding 5PT4207 typisch applicatievermogen (output: 24 strings LED-array, 250mA) (afdrukken)
Afbeelding 6 PT4207 typische toepassing elektrische efficiëntie en constante stroomkarakteristieken
Afbeelding 7PT4207 toepassing voor hoge stroomsterkte (uitgang 12 strings van LED-array, 1000mA)
Afbeelding 5 is een typische toepassing van PT4207. De efficiëntie en constante stroomkarakteristieken van de typische toepassing van PT4207 worden getoond in Figuur 6. Andere toepassingsschema's van PT4207 worden getoond in Figuur 7 en Figuur 8. Onder hen is Figuur 7 de hoge stroomtoepassing van PT4207 (output 12 strings van LED reeks, 1000mA); Afbeelding 8 is de PT4207 DC-laagspanningstoepassing (uitgang 1 3WLED, 700mA).
Afbeelding 8PT4207 DC-laagspanningstoepassing (uitgang 1 3WLED, 700mA)
Ontwerp van systeemparameters
Raadpleeg Afbeelding 5 voor typische toepassingen. De bepaling van de uitgangsstroom: kan worden gebaseerd op de formule:
Selecteer de juiste R4, R5, R6 en L. Raadpleeg voor specifieke berekeningsstappen het PT4207-gegevensblad.
Selectie van ingangscapaciteit: de ingangscapaciteit biedt een stabiele voedingsspanning voor het systeem, die kan worden geselecteerd op basis van het uitgangsvermogen en de capaciteit volgens 1-2uF/W. Verlichtingstoepassingen hebben allemaal een hoge temperatuur, dus de temperatuurbestendigheid van de condensator is hoger dan 105 ° C.
MOSFET-selectie: de afvoerbron-weerstandsspanning Vds wordt geselecteerd op basis van de werkelijke invoersituatie en de afvoerstroom Id is 4 keer of meer ILED.
Selectie uitgangscondensator: De condensator die parallel aan de LED is aangesloten, kan de rimpelstroom van de LED absorberen. Idealiter wordt de rimpelstroom van de spoel volledig geabsorbeerd door de uitgangscondensator, waardoor de levensduur van de LED tot op zekere hoogte wordt verlengd. Kies meestal 1-10uF.
Selectie van vrijloopdiodes: kies Schottky-diode of ultrasnelle hersteldiode, de omgekeerde hersteltijd Trr is minder dan 100ns en de stroomcapaciteit moet groter zijn dan IPEAK.
Selectie van inductie van LED-fluorescentielamp: I-vormige inductor of gesloten magnetische transformatorinductor kan worden geselecteerd. I-vormige inductoren zijn over het algemeen laag in prijs en eenvoudig in proces, maar ze zijn magnetisch, wat gemakkelijk het verlies van magnetische lijnen in een metalen besloten ruimte kan veroorzaken en ervoor kan zorgen dat het systeem abnormaal werkt, dus worden ze over het algemeen gebruikt in lampen met niet - metalen schelpen. Het maakt niet uit welk type inductor wordt gebruikt, de verzadigingsstroom van de inductor moet groter zijn dan 1,2 keer de ILED en de Curie-temperatuur van het magnetische kernmateriaal is groter dan 150 ° C.
Ontwerppunten voor lay-out
Raadpleeg Afbeelding 5 voor typische toepassingen. Onder hen moeten de filtercondensatoren C3, C4, C5 en weerstand R4 zich zo dicht mogelijk bij de chippinnen bevinden. Ingangscondensator C1, belasting, spoel L4, MOSFET, chip S-pin, bemonsteringsweerstanden R5 en R6 zijn grote stroompaden, de bedrading moet zo dik en kort mogelijk zijn en het omsloten gebied moet zo klein mogelijk zijn. De bemonsteringsweerstanden R5 en R6 zijn verbonden met hoogfrequente en hoge stroomaarde, die interferentiebronnen zijn en via de kortste weg moeten worden aangesloten op de negatieve elektrode van de ingangsfiltercondensator C1. De derde pin van de chip, evenals de grond van C3, C4, C5 en R4 hebben een stabiele referentiegrond nodig, die afzonderlijk van C1 kan worden geleid.
