Catu daya driver LED step-down non-terisolasi
Metode mengemudi LED berbeda dari lampu halogen tradisional dan lampu neon. Perlu mempertahankan penggerak arus yang konstan, sehingga diperlukan daya penggerak khusus. Sebagai penerangan umum, kebanyakan dari mereka adalah input listrik tegangan tinggi dan output SELV (tegangan ekstra rendah aman), sehingga mereka sebagian besar menggunakan struktur step-down. Topologi Buck memiliki karakteristik struktur sederhana, efisiensi tinggi, dan riak arus kecil. Hal ini sering digunakan. . PT4207 adalah chip driver LED yang dirancang berdasarkan topologi Buck.
Karakteristik struktur chip PT4207
PT4207 mengadopsi arsitektur inovatif, yang dapat bekerja dengan andal di bawah tegangan DC 8V hingga 450V setelah input AC diperbaiki. Built-in 350mA/20V MOSFET dapat memberikan arus keluaran LED 350mA. Selain itu, dilengkapi dengan port drive sakelar MOSFET eksternal untuk mencapai arus keluaran LED hingga 1A dan bekerja secara stabil. Efisiensi sistem dapat mencapai 96%, dan akurasi arus LED dapat mencapai ± 5% (termasuk tingkat penyesuaian tegangan input dan perbedaan komponen). Melalui pin DIM peredupan multi-fungsi, arus LED dapat disesuaikan secara linier menggunakan resistansi atau tegangan DC, atau sinyal pulsa digital dapat digunakan untuk memilih peredupan PWM. Selain itu, chip ini juga memiliki fungsi soft-start, short load, dan over-temperature. Diagram blok struktur internal PT4207 ditunjukkan seperti pada Gambar 1.
Gambar 1PT4207 diagram blok struktur internal
Prinsip kerja arus konstan: PT4207 menggunakan mode waktu mati tetap untuk mengontrol arus keluaran. Setelah MOSFET internal, arus mengalir melalui beban, induktansi, MOSFET dan resistor pengambilan sampel, dan naik secara linier seiring waktu, dan tegangan dihasilkan pada pin CS. Ketika tegangan mencapai nilai referensi internal, chip secara internal mengontrol daya untuk mematikan MOSFET dan memasuki siklus mati. Waktu turn-off diatur oleh resistor eksternal dan tetap. Setelah lapse, MOSFET menyala kembali dan memasuki siklus kerja berikutnya. Cara struktur Buck ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Dua bentuk struktur Buck
Selama periode turn-off MOSFET, energi dalam induktor L dilepaskan ke LED beban melalui dioda freewheeling D, dan dibentuk kembali, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Struktur Buck mematikan arus balik siklus
dapat diperoleh dengan rumus induktansi
di mana VL adalah tegangan melintasi induktor, L adalah induktansi, Toff adalah waktu mati tetap yang dapat disetel, dan IL adalah jumlah arus dalam induktor.
Gambar 4 Bentuk gelombang arus induktor di bawah CCM
Jika sistem bekerja dalam CCM (continous working mode), bentuk gelombang arus pada induktor ditunjukkan pada Gambar 4. Diantaranya, ILED adalah arus seragam LED, IPEAK adalah arus puncak pada induktor, yaitu arus puncak melalui MOSFET atau dioda freewheeling, dan diperoleh ILED=IPEAK-0,5ΔIL. Substitusikan rumus induktansi untuk mendapatkan
IPEAK dapat diatur dengan resistor sampling. Oleh karena itu, setelah skema LED keluaran ditentukan, arus keluaran tidak ada hubungannya dengan tegangan masukan, sehingga mewujudkan kontrol arus konstan LED.
Prinsip singkat: Chip mendeteksi tegangan pin CS di setiap siklus penyalaan. Setelah mendeteksi bahwa tegangan CS naik terlalu cepat, chip akan mematikan MOSFET dan menyalakannya lagi setelah jangka waktu tertentu untuk mencapai short.
Prinsip suhu berlebih: Chip memiliki fungsi panas berlebih bawaan. Ketika suhu persimpangan chip melebihi 135 ° C, arus keluaran akan berkurang secara otomatis untuk lebih meningkatkan suhu. Jika suhu melebihi 150 ° C, arus keluaran akan turun ke 0, yang dapat menghindari masalah berkedip saat chip aktif. Jika Anda perlu menaikkan suhu LED, Anda dapat secara tidak langsung menghubungkan termistor koefisien suhu negatif antara pin DIM dan pin GND. Ketika suhu naik, tegangan DIM akan turun, dan pada saat yang sama mengurangi tegangan referensi pin CS internal atau bahkan dimatikan, sehingga mencapai fungsi suhu berlebih.
Energi mulai lunak: Chip memiliki waktu mulai lunak 4ms bawaan, dan arus meningkat secara bertahap saat memulai, sehingga arus beban secara bertahap mencapai nilai yang ditetapkan, secara efektif mengurangi arus lonjakan awal.
Gambar 5PT4207 daya aplikasi khas (output: 24 string array LED, 250mA) (cetak)
Gambar 6 PT4207 aplikasi khas efisiensi listrik dan karakteristik arus konstan
Gambar 7PT4207 aplikasi arus tinggi (output 12 string array LED, 1000mA)
Gambar 5 adalah aplikasi khas PT4207. Efisiensi dan karakteristik arus konstan dari aplikasi tipikal PT4207 ditunjukkan pada Gambar 6. Skema aplikasi lain PT4207 ditunjukkan pada Gambar 7 dan Gambar 8. Diantaranya, Gambar 7 adalah aplikasi arus tinggi PT4207 (output 12 string LED susunan, 1000mA); Gambar 8 adalah aplikasi tegangan rendah PT4207 DC (output 1 3WLED, 700mA).
Gambar 8PT4207 DC aplikasi tegangan rendah (output 1 3WLED, 700mA)
Desain parameter sistem
Lihat Gambar 5 untuk aplikasi tipikal. Penentuan arus keluaran: dapat didasarkan pada rumus
Pilih R4, R5, R6 dan L yang sesuai. Untuk langkah-langkah perhitungan khusus, silakan merujuk ke lembar data PT4207.
Pemilihan kapasitansi input: Kapasitansi input memberikan tegangan catu daya yang stabil untuk sistem, yang dapat dipilih sesuai dengan daya keluaran dan kapasitansi menurut 1-2uF/W. Aplikasi pencahayaan semuanya dalam suhu tinggi, sehingga ketahanan suhu kapasitor di atas 105 ° C.
Pemilihan MOSFET: tegangan penahan sumber saluran Vds dipilih sesuai dengan situasi input aktual, dan Id arus saluran adalah 4 kali atau lebih ILED.
Pemilihan kapasitor keluaran: Kapasitor yang dihubungkan secara paralel dengan LED dapat menyerap arus riak LED. Idealnya, arus riak induktor sepenuhnya diserap oleh kapasitor keluaran, memperpanjang umur LED sampai batas tertentu. Biasanya memilih 1-10uF.
Pemilihan dioda freewheeling: Pilih dioda Schottky atau dioda pemulihan ultra-cepat, waktu pemulihan terbalik Trr kurang dari 100ns, dan kemampuan arus harus lebih besar dari IPEAK.
Pemilihan induktansi cangkang lampu neon LED: Induktor berbentuk I atau induktor transformator magnet tertutup dapat dipilih. Induktor berbentuk I umumnya murah dan prosesnya sederhana, tetapi bersifat magnetis, yang dapat dengan mudah menyebabkan hilangnya garis magnet di ruang terbatas logam dan menyebabkan sistem bekerja tidak normal, sehingga umumnya digunakan pada lampu dengan non -kulit logam. Apa pun jenis induktor yang digunakan, arus saturasi induktor harus lebih besar dari 1,2 kali ILED, dan suhu Curie bahan inti magnetik lebih besar dari 150 °C.
Poin desain tata letak
Lihat Gambar 5 untuk aplikasi tipikal. Di antara mereka, kapasitor filter C3, C4, C5, dan resistor R4 harus sedekat mungkin dengan pin chip. Kapasitor input C1, beban, induktor L4, MOSFET, pin chip S, resistor pengambilan sampel R5 dan R6 adalah jalur arus besar, kabel harus setebal dan sesingkat mungkin, dan area tertutup harus sekecil mungkin. Resistor pengambilan sampel R5 dan R6 terhubung ke ground frekuensi tinggi dan arus tinggi, yang merupakan sumber interferensi dan harus dihubungkan ke elektroda negatif dari kapasitor filter input C1 melalui jalur terpendek. Pin ketiga dari chip, serta arde C3, C4, C5, dan R4 memerlukan arde referensi yang stabil, yang dapat dikeluarkan secara terpisah dari C1.
