Fonte de alimentação do driver LED step-down não isolada
O método de condução do LED é diferente das lâmpadas halógenas tradicionais e lâmpadas fluorescentes. Ele precisa manter a direção atual constante, portanto, é necessária uma força motriz especial. Como iluminação geral, a maioria deles é de entrada de rede de alta tensão e saída SELV (tensão extra-baixa segura), então eles usam principalmente estrutura abaixador. A topologia Buck tem as características de estrutura simples, alta eficiência e pequena ondulação de corrente. É freqüentemente usado. . PT4207 é um chip de driver de LED projetado com base na topologia Buck.
Características da estrutura do chip PT4207
O PT4207 adota uma arquitetura inovadora, que pode funcionar de forma confiável sob a tensão DC de 8V a 450V após a entrada AC ser retificada. O MOSFET integrado de 350mA / 20V pode fornecer corrente de saída de LED de 350mA. Além disso, é equipado com uma porta de unidade de switch MOSFET externa para atingir A corrente de saída do LED é de até 1A e funciona de forma estável. A eficiência do sistema pode chegar a 96% e a precisão da corrente do LED pode chegar a ± 5% (incluindo taxa de ajuste de tensão de entrada e diferenças de componentes). Por meio do pino DIM de dimerização multifuncional, a corrente do LED pode ser ajustada linearmente usando resistência ou tensão DC, ou o sinal de pulso digital pode ser usado para selecionar dimerização PWM. Além disso, o chip também possui funções de partida suave, carga curta e temperatura excessiva. O diagrama de blocos da estrutura interna de PT4207 é mostrado como na Fig. 1.
Figura 1 Diagrama de blocos da estrutura interna do PT4207
Princípio de funcionamento de corrente constante: PT4207 usa um modo de tempo fixo desligado para controlar a corrente de saída. Após o MOSFET interno, a corrente flui através da carga, indutância, MOSFET e resistor de amostragem e aumenta linearmente com o tempo, e uma tensão é gerada no pino CS. Quando a tensão atinge o valor de referência interno, o chip controla internamente a energia para desligar o MOSFET e entra no ciclo de desligamento. O tempo de desligamento é definido por um resistor externo e é fixo. Após o lapso, o MOSFET liga novamente e entra no próximo ciclo de trabalho. A forma da estrutura de Buck é mostrada na Figura 2.
Figura 2 Duas formas de estrutura Buck
Durante o período de desligamento do MOSFET, a energia no indutor L é liberada no LED de carga por meio do diodo de rotação livre D e é formada de volta, como mostrado na Figura 3.
Figura 3 A estrutura de Buck desliga o retorno da corrente do ciclo
pode ser obtido pela fórmula da indutância
onde VL é a tensão através do indutor, L é a indutância, Toff é o tempo fixo desligado configurável e ΔIL é a quantidade de corrente no indutor.
Figura 4 Forma de onda da corrente do indutor sob CCM
Se o sistema estiver trabalhando em CCM (modo de trabalho contínuo), a forma de onda da corrente no indutor é mostrada na Figura 4. Dentre eles, ILED é a corrente uniforme do LED, IPEAK é a corrente de pico no indutor, ou seja, a corrente de pico através do MOSFET ou diodo de roda livre, e ILED=IPEAK-0,5ΔIL é obtido. Substitua a fórmula de indutância para obter
O IPEAK pode ser definido pelo resistor de amostragem. Portanto, uma vez que o esquema de LED de saída é determinado, a corrente de saída não tem nada a ver com a tensão de entrada, realizando assim o controle de corrente constante do LED.
Princípio resumido: o chip detecta a tensão do pino CS em cada ciclo de ativação. Assim que detectar que a tensão CS aumenta muito rápido, o chip desligará o MOSFET e ligará novamente após um período de tempo para atingir o curto.
Princípio de superaquecimento: O chip possui uma função de superaquecimento embutida. Quando a temperatura da junção do chip excede 135 ° C, a corrente de saída será reduzida automaticamente para aumentar ainda mais a temperatura. Se a temperatura exceder 150 ° C, a corrente de saída cairá para 0, o que pode evitar problemas de oscilação enquanto o chip estiver ativo. Se você precisar superaquecer o LED, poderá conectar indiretamente um termistor de coeficiente de temperatura negativo entre o pino DIM e o pino GND. Quando a temperatura aumenta, a tensão DIM cairá e, ao mesmo tempo, reduzirá a tensão de referência do pino CS interno ou até mesmo desligará, de modo a alcançar a função de temperatura excessiva.
Energia de partida suave: O chip tem um tempo de partida suave de 4 ms embutido, e a corrente é gradualmente aumentada na partida, de modo que a corrente de carga gradualmente atinge o valor definido, reduzindo efetivamente a corrente de surto de partida.
Figura 5PT4207 potência de aplicação típica (saída: 24 strings de matriz de LED, 250mA) (impressão)
Figura 6 Eficiência elétrica de aplicação típica do PT4207 e características de corrente constante
Figura 7PT4207 de aplicação de alta corrente (saída de 12 strings de matriz de LED, 1000mA)
A Figura 5 é uma aplicação típica do PT4207. A eficiência e as características de corrente constante da aplicação típica do PT4207 são mostradas na Figura 6. Outros esquemas de aplicação do PT4207 são mostrados na Figura 7 e Figura 8. Entre eles, a Figura 7 é a aplicação de alta corrente do PT4207 (saída 12 strings de LED matriz, 1000mA); A Figura 8 é a aplicação PT4207 DC de baixa tensão (saída 1 3WLED, 700mA).
Figura 8PT4207 Aplicação de baixa tensão DC (saída 1 3WLED, 700mA)
Projeto de parâmetros do sistema
Consulte a Figura 5 para aplicações típicas. A determinação da corrente de saída: pode ser baseada na fórmula
Selecione o R4, R5, R6 e L. apropriados. Para etapas de cálculo específicas, consulte a folha de dados do PT4207.
Seleção da capacitância de entrada: A capacitância de entrada fornece uma tensão de alimentação estável para o sistema, que pode ser selecionada de acordo com a potência de saída e a capacitância de 1-2uF / W. As aplicações de iluminação são todas em alta temperatura, portanto, a resistência do capacitor à temperatura está acima de 105 ° C.
Seleção do MOSFET: a tensão suportável da fonte de dreno Vds é selecionada de acordo com a situação de entrada real, e a Id da corrente de dreno é 4 vezes ou mais ILED.
Seleção do capacitor de saída: O capacitor conectado em paralelo com o LED pode absorver a corrente ondulada do LED. Idealmente, a ondulação da corrente do indutor é completamente absorvida pelo capacitor de saída, estendendo a vida útil do LED até certo ponto. Normalmente escolha 1-10uF.
Seleção de diodo de giro livre: Escolha o diodo Schottky ou o diodo de recuperação ultra-rápida, o tempo de recuperação reversa Trr é menor que 100 ns e a capacidade de corrente deve ser maior que IPEAK.
Seleção de indutância do invólucro da lâmpada fluorescente de LED: indutor em forma de I ou indutor de transformador magnético fechado podem ser selecionados. Os indutores em forma de I são geralmente de baixo preço e simples no processo, mas são magnéticos, o que pode facilmente causar a perda de linhas magnéticas em um espaço confinado de metal e fazer com que o sistema funcione de forma anormal, por isso são geralmente usados em lâmpadas com - conchas de metal. Independentemente do tipo de indutor usado, a corrente de saturação do indutor deve ser maior que 1,2 vezes o ILED e a temperatura Curie do material do núcleo magnético é maior que 150 ° C.
Pontos de design de layout
Consulte a Figura 5 para aplicações típicas. Dentre eles, os capacitores de filtro C3, C4, C5 e o resistor R4 devem estar o mais próximo possível dos pinos do chip. Capacitor de entrada C1, carga, indutor L4, MOSFET, pino do chip S, resistores de amostragem R5 e R6 são caminhos de corrente grandes, a fiação deve ser tão espessa e curta quanto possível e a área fechada deve ser o menor possível. Os resistores de amostragem R5 e R6 são conectados ao aterramento de alta frequência e alta corrente, que são fontes de interferência e devem ser conectados ao eletrodo negativo do capacitor de filtro de entrada C1 através do caminho mais curto. O terceiro pino do chip, bem como o aterramento de C3, C4, C5 e R4, precisam de um aterramento de referência estável, que pode ser conduzido separadamente de C1.
