Neizolovaný napájecí zdroj LED ovladače
Způsob řízení LED se liší od tradičních halogenových žárovek a zářivek. Potřebuje udržovat konstantní proudový pohon, takže je zapotřebí speciální hnací síla. Jako obecné osvětlení se většinou jedná o vysokonapěťový síťový vstup a SELV (safe extra-low voltage) výstup, takže většinou používají snižovací strukturu. Topologie Buck se vyznačuje jednoduchou strukturou, vysokou účinností a malým zvlněním proudu. Často se používá. . PT4207 je čip ovladače LED navržený na základě topologie Buck.
Vlastnosti struktury čipu PT4207
PT4207 využívá inovativní architekturu, která může po usměrnění AC vstupu spolehlivě pracovat pod stejnosměrným napětím 8V až 450V. Vestavěný 350mA/20V MOSFET může poskytnout výstupní proud LED 350mA. Navíc je vybaven externím portem pro přepínání MOSFET pro dosažení Výstupní proud LED je až 1A a funguje stabilně. Účinnost systému může dosáhnout 96 % a přesnost proudu LED může dosáhnout ±5 % (včetně rychlosti úpravy vstupního napětí a rozdílů komponent). Prostřednictvím multifunkčního stmívacího DIM pinu lze proud LED lineárně upravovat pomocí odporu nebo stejnosměrného napětí, nebo lze použít digitální pulzní signál pro volbu PWM stmívání. Kromě toho má čip také funkce měkkého startu, krátkého zatížení a přehřátí. Blokové schéma vnitřní struktury PT4207 je znázorněno na obr. 1.
Obrázek 1PT4207 blokové schéma vnitřní struktury
Pracovní princip konstantního proudu: PT4207 používá režim pevného vypnutí k řízení výstupního proudu. Po vnitřním MOSFETu proud protéká zátěží, indukčností, MOSFETem a vzorkovacím odporem a lineárně roste s časem a na kolíku CS je generováno napětí. Když napětí dosáhne vnitřní referenční hodnoty, čip interně řídí napájení pro vypnutí MOSFET a vstoupí do vypínacího cyklu. Doba vypnutí je nastavena externím rezistorem a je pevná. Po uplynutí této doby se MOSFET opět zapne a přejde do dalšího pracovního cyklu. Způsob Buck struktury je znázorněn na obrázku 2.
Obrázek 2 Dvě formy Buckovy struktury
Během vypínací periody MOSFET se energie v induktoru L uvolňuje do zátěže LED přes volnoběžnou diodu D a je formována zpět, jak je znázorněno na obrázku 3.
Obrázek 3 Struktura Buck vypíná cyklický návrat proudu
lze získat vzorcem indukčnosti
kde VL je napětí na induktoru, L je indukčnost, Toff je nastavitelná pevná doba vypnutí a ΔIL je množství proudu v induktoru.
Obrázek 4 Průběh proudu induktoru pod CCM
Pokud systém pracuje v CCM (kontinuální pracovní režim), průběh proudu v induktoru je znázorněn na obrázku 4. Mezi nimi ILED je stejnoměrný proud LED, IPEAK je špičkový proud v induktoru, tj. špičkový proud přes MOSFET nebo volnoběžnou diodu a získá se ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Dosaďte vzorec indukčnosti, abyste získali
IPEAK lze nastavit vzorkovacím rezistorem. Jakmile je tedy určeno schéma výstupní LED, výstupní proud nemá nic společného se vstupním napětím, čímž je realizováno řízení konstantního proudu LED.
Krátký princip: Čip detekuje napětí kolíku CS v každém cyklu zapnutí. Jakmile zjistí, že napětí CS stoupá příliš rychle, čip vypne MOSFET a po určité době jej znovu zapne, aby dosáhl zkratu.
Princip přehřátí: Čip má vestavěnou funkci přehřátí. Když teplota přechodu čipu překročí 135 °C, výstupní proud se automaticky sníží, aby se teplota dále zvýšila. Pokud teplota překročí 150 °C, výstupní proud klesne na 0, což může zabránit problémům s blikáním, když je čip aktivní. Pokud potřebujete přehřát LED, můžete nepřímo připojit termistor se záporným teplotním koeficientem mezi pin DIM a pin GND. Když teplota vzroste, napětí DIM klesne a současně se sníží vnitřní referenční napětí CS pinu nebo se dokonce vypne, aby se dosáhlo funkce přehřátí.
Energie měkkého rozběhu: Čip má vestavěný čas měkkého rozběhu 4 ms a proud se při rozběhu postupně zvyšuje, takže zátěžový proud postupně dosáhne nastavené hodnoty, čímž se účinně sníží rozběhový rázový proud.
Obrázek 5PT4207 typický aplikační výkon (výstup: 24 řetězců pole LED, 250 mA) (tisk)
Obrázek 6 Typická elektrická účinnost a charakteristiky konstantního proudu PT4207
Obrázek 7PT4207 aplikace vysokého proudu (výstup 12 řetězců pole LED, 1000 mA)
Obrázek 5 je typická aplikace PT4207. Charakteristiky účinnosti a konstantního proudu typické aplikace PT4207 jsou znázorněny na obrázku 6. Další aplikační schémata PT4207 jsou znázorněna na obrázku 7 a obrázku 8. Mezi nimi je obrázek 7 aplikace vysokého proudu PT4207 (výstup 12 řetězců LED pole, 1000 mA); Obrázek 8 je nízkonapěťová aplikace PT4207 DC (výstup 1 3WLED, 700 mA).
Obrázek 8PT4207 DC nízkonapěťová aplikace (výstup 1 3WLED, 700 mA)
Návrh parametrů systému
Typické aplikace viz obrázek 5. Určení výstupního proudu: může být založeno na vzorci
Vyberte vhodné R4, R5, R6 a L. Konkrétní kroky výpočtu naleznete v datovém listu PT4207.
Volba vstupní kapacity: Vstupní kapacita zajišťuje stabilní napájecí napětí systému, které lze volit podle výstupního výkonu a kapacity podle 1-2uF/W. Osvětlovací aplikace jsou všechny ve vysoké teplotě, takže teplotní odolnost kondenzátoru je vyšší než 105 °C.
Volba MOSFET: výdržné napětí zdroje odběru Vds se volí podle aktuální situace na vstupu a proud odběru Id je 4krát nebo více ILED.
Volba výstupního kondenzátoru: Kondenzátor zapojený paralelně s LED může absorbovat zvlnění proudu LED. V ideálním případě je zvlněný proud induktoru zcela absorbován výstupním kondenzátorem, čímž se do určité míry prodlužuje životnost LED. Obvykle zvolte 1-10uF.
Volba volnoběžné diody: Vyberte Schottkyho diodu nebo diodu s ultrarychlou obnovou, doba zpětné obnovy Trr je menší než 100 ns a proudová kapacita by měla být větší než IPEAK.
Výběr indukčnosti pláště LED zářivky: Lze zvolit induktor ve tvaru I nebo uzavřený magnetický transformátorový induktor. Induktory ve tvaru I mají obecně nízkou cenu a jednoduchý proces, ale jsou magnetické, což může snadno způsobit ztrátu magnetických čar v kovovém omezeném prostoru a způsobit, že systém bude fungovat abnormálně, takže se obecně používají v lampách bez - kovové skořepiny. Bez ohledu na použitý druh induktoru musí být saturační proud induktoru větší než 1,2 násobek ILED a Curieova teplota materiálu magnetického jádra je vyšší než 150 °C.
Body návrhu rozvržení
Typické aplikace viz obrázek 5. Mezi nimi by měly být filtrační kondenzátory C3, C4, C5 a rezistor R4 co nejblíže kolíkům čipu. Vstupní kondenzátor C1, zátěž, tlumivka L4, MOSFET, čip S pin, vzorkovací odpory R5 a R6 jsou velké proudové cesty, kabeláž by měla být co nejtlustší a nejkratší a uzavřená plocha by měla být co nejmenší. Vzorkovací odpory R5 a R6 jsou připojeny k vysokofrekvenční a silnoproudé zemi, které jsou zdrojem rušení a měly by být připojeny k záporné elektrodě vstupního filtračního kondenzátoru C1 nejkratší cestou. Třetí pin čipu, stejně jako zem C3, C4, C5 a R4, potřebují stabilní referenční zem, která může být vyvedena odděleně od C1.
