Fuente de alimentación del controlador LED reductor no aislado
El método de conducción del LED es diferente al de las lámparas halógenas y fluorescentes tradicionales. Necesita mantener una conducción de corriente constante, por lo que se necesita una potencia de conducción especial. Como iluminación general, la mayoría de ellos son entrada de red de alto voltaje y salida SELV (voltaje extra bajo seguro), por lo que en su mayoría usan estructura reductora. La topología reductora tiene las características de estructura simple, alta eficiencia y pequeña ondulación de corriente. Se utiliza a menudo. . PT4207 es un chip de controlador LED diseñado según la topología Buck.
Características de la estructura del chip PT4207
PT4207 adopta una arquitectura innovadora, que puede funcionar de manera confiable bajo voltaje de CC de 8 V a 450 V después de rectificar la entrada de CA. El MOSFET incorporado de 350 mA / 20 V puede proporcionar una corriente de salida LED de 350 mA. Además, está equipado con un puerto de unidad de interruptor MOSFET externo para lograr que la corriente de salida del LED sea de hasta 1A y funcione de manera estable. La eficiencia del sistema puede alcanzar el 96% y la precisión de la corriente del LED puede alcanzar el ± 5% (incluida la tasa de ajuste del voltaje de entrada y las diferencias de los componentes). A través del pin DIM de atenuación multifunción, la corriente del LED se puede ajustar linealmente usando resistencia o voltaje de CC, o la señal de pulso digital se puede usar para seleccionar la atenuación PWM. Además, el chip también tiene funciones de arranque suave, carga corta y sobrecalentamiento. El diagrama de bloques de la estructura interna de PT4207 se muestra como en la Fig.1.
Figura 1 Diagrama de bloques de la estructura interna del PT4207
Principio de funcionamiento de corriente constante: PT4207 utiliza un modo de tiempo de apagado fijo para controlar la corriente de salida. Después del MOSFET interno, la corriente fluye a través de la carga, la inductancia, el MOSFET y la resistencia de muestreo, y aumenta linealmente con el tiempo, y se genera un voltaje en el pin CS. Cuando el voltaje alcanza el valor de referencia interno, el chip controla internamente la energía para apagar el MOSFET y entra en el ciclo de apagado. El tiempo de apagado lo establece una resistencia externa y es fijo. Después del lapso, el MOSFET se enciende nuevamente y entra en el siguiente ciclo de trabajo. La forma de estructura de Buck se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Dos formas de estructura Buck
Durante el período de apagado del MOSFET, la energía en el inductor L se libera en el LED de carga a través del diodo de rueda libre D, y se vuelve a formar, como se muestra en la Figura 3.
Figura 3 La estructura Buck apaga el retorno de la corriente del ciclo
se puede obtener mediante la fórmula de inductancia
donde VL es el voltaje a través del inductor, L es la inductancia, Toff es el tiempo de apagado fijo configurable y ΔIL es la cantidad de corriente en el inductor.
Figura 4 Forma de onda de corriente del inductor bajo CCM
Si el sistema está funcionando en CCM (modo de trabajo continuo), la forma de onda de la corriente en el inductor se muestra en la Figura 4. Entre ellos, ILED es la corriente uniforme del LED, IPEAK es la corriente máxima en el inductor, es decir, la corriente máxima a través del MOSFET o diodo de rueda libre, y se obtiene ILED=IPEAK-0.5ΔIL. Sustituya la fórmula de inductancia para obtener
IPEAK se puede configurar mediante una resistencia de muestreo. Por lo tanto, una vez que se determina el esquema del LED de salida, la corriente de salida no tiene nada que ver con el voltaje de entrada, por lo que se realiza el control de corriente constante del LED.
Principio corto: el chip detecta el voltaje del pin CS en cada ciclo de encendido. Una vez que detecta que el voltaje CS aumenta demasiado rápido, el chip apagará el MOSFET y lo encenderá nuevamente después de un período de tiempo para lograr un corto.
Principio de sobrecalentamiento: el chip tiene una función de sobrecalentamiento incorporada. Cuando la temperatura de unión del chip supera los 135 ° C, la corriente de salida se reducirá automáticamente para aumentar aún más la temperatura. Si la temperatura supera los 150 ° C, la corriente de salida bajará a 0, lo que puede evitar problemas de parpadeo mientras el chip está activo. Si necesita sobrecalentar el LED, puede conectar indirectamente un termistor de coeficiente de temperatura negativo entre el pin DIM y el pin GND. Cuando la temperatura aumenta, el voltaje DIM caerá y, al mismo tiempo, reducirá el voltaje de referencia del pin CS interno o incluso se apagará, para lograr la función de sobretemperatura.
Energía de arranque suave: el chip tiene un tiempo de arranque suave incorporado de 4 ms, y la corriente aumenta gradualmente al arrancar, de modo que la corriente de carga alcanza gradualmente el valor establecido, reduciendo efectivamente la sobretensión de arranque.
Figura 5 Potencia de aplicación típica del PT4207 (salida: 24 cadenas de LED, 250 mA) (impresión)
Figura 6 Eficiencia eléctrica de aplicación típica de PT4207 y características de corriente constante
Figura 7 Aplicación de alta corriente PT4207 (salida de 12 cadenas de matriz de LED, 1000 mA)
La figura 5 es una aplicación típica de PT4207. La eficiencia y las características de corriente constante de la aplicación típica de PT4207 se muestran en la Figura 6. Otros esquemas de aplicación de PT4207 se muestran en la Figura 7 y la Figura 8. Entre ellos, la Figura 7 es la aplicación de alta corriente de PT4207 (salida de 12 cadenas de LED matriz, 1000 mA); La Figura 8 es la aplicación de bajo voltaje CC PT4207 (salida 1 3WLED, 700mA).
Figura 8PT4207 Aplicación de bajo voltaje de CC (salida 1 3WLED, 700mA)
Diseño de parámetros del sistema
Consulte la Figura 5 para conocer las aplicaciones típicas. La determinación de la corriente de salida: puede basarse en la fórmula
Seleccione los R4, R5, R6 y L. apropiados. Para conocer los pasos de cálculo específicos, consulte la hoja de datos de PT4207.
Selección de capacitancia de entrada: la capacitancia de entrada proporciona un voltaje de suministro de energía estable para el sistema, que se puede seleccionar de acuerdo con la potencia de salida y la capacitancia de acuerdo con 1-2 uF / W. Todas las aplicaciones de iluminación son de alta temperatura, por lo que la resistencia a la temperatura del condensador es superior a 105 ° C.
Selección de MOSFET: la tensión de resistencia de drenaje-fuente Vds se selecciona de acuerdo con la situación de entrada real, y la corriente de drenaje Id es 4 veces o más ILED.
Selección del condensador de salida: el condensador conectado en paralelo con el LED puede absorber la corriente de ondulación del LED. Idealmente, el condensador de salida absorbe completamente la corriente de ondulación del inductor, lo que prolonga la vida útil del LED hasta cierto punto. Por lo general, elija 1-10uF.
Selección de diodo de rueda libre: elija diodo Schottky o diodo de recuperación ultrarrápida, el tiempo de recuperación inverso Trr es inferior a 100 ns y la capacidad de corriente debe ser mayor que IPEAK.
Selección de inductancia de la carcasa de la lámpara fluorescente LED: se puede seleccionar un inductor en forma de I o un inductor de transformador magnético cerrado. Los inductores en forma de I generalmente tienen un precio bajo y un proceso simple, pero son magnéticos, lo que puede causar fácilmente la pérdida de líneas magnéticas en un espacio confinado de metal y hacer que el sistema funcione de manera anormal, por lo que generalmente se usan en lámparas sin -conchas de metal. Independientemente del tipo de inductor que se utilice, se requiere que la corriente de saturación del inductor sea superior a 1,2 veces el ILED y que la temperatura de Curie del material del núcleo magnético sea superior a 150 ° C.
Puntos de diseño de diseño
Consulte la Figura 5 para conocer las aplicaciones típicas. Entre ellos, los condensadores de filtro C3, C4, C5 y la resistencia R4 deben estar lo más cerca posible de los pines del chip. El condensador de entrada C1, la carga, el inductor L4, el MOSFET, el pin del chip S, las resistencias de muestreo R5 y R6 son rutas de corriente grandes, el cableado debe ser lo más grueso y corto posible, y el área encerrada debe ser lo más pequeña posible. Las resistencias de muestreo R5 y R6 están conectadas a tierra de alta frecuencia y alta corriente, que son fuentes de interferencia y deben conectarse al electrodo negativo del condensador de filtro de entrada C1 a través de la ruta más corta. El tercer pin del chip, así como la tierra de C3, C4, C5 y R4 necesitan una tierra de referencia estable, que se puede sacar por separado de C1.
