Nguồn cung cấp năng lượng cho trình điều khiển LED bậc xuống không bị cô lập
Phương pháp lái xe của đèn LED khác với đèn halogen và đèn huỳnh quang truyền thống. Nó cần phải duy trì truyền động hiện tại liên tục, vì vậy cần có sức mạnh truyền động đặc biệt. Là đèn chiếu sáng thông thường, hầu hết chúng là đầu vào nguồn điện cao áp và đầu ra SELV (điện áp cực thấp an toàn), vì vậy chúng chủ yếu sử dụng cấu trúc bậc xuống. Cấu trúc liên kết xô có các đặc điểm của cấu trúc đơn giản, hiệu quả cao và độ gợn dòng điện nhỏ. Nó thường được sử dụng. . PT4207 là chip điều khiển LED được thiết kế dựa trên cấu trúc liên kết Buck.
Đặc điểm cấu trúc chip PT4207
PT4207 sử dụng kiến trúc sáng tạo, có thể hoạt động đáng tin cậy dưới điện áp DC từ 8V đến 450V sau khi đầu vào AC được chỉnh lưu. MOSFET 350mA / 20V tích hợp có thể cung cấp dòng điện đầu ra LED 350mA. Ngoài ra, nó còn được trang bị một cổng chuyển đổi MOSFET ổ đĩa bên ngoài để đạt được Dòng ra LED lên đến 1A và hoạt động ổn định. Hiệu suất hệ thống có thể đạt 96% và độ chính xác dòng điện LED có thể đạt ± 5% (bao gồm cả tỷ lệ điều chỉnh điện áp đầu vào và sự khác biệt về thành phần). Thông qua chân DIM làm mờ đa chức năng, dòng điện LED có thể được điều chỉnh tuyến tính bằng cách sử dụng điện trở hoặc điện áp DC, hoặc tín hiệu xung kỹ thuật số có thể được sử dụng để chọn độ mờ PWM. Ngoài ra, chip còn có các chức năng khởi động mềm, tải ngắn và quá nhiệt. Sơ đồ khối cấu trúc bên trong của PT4207 được thể hiện như trong Hình 1.
Hình 1PT4207 sơ đồ khối cấu trúc bên trong
Nguyên lý làm việc dòng điện không đổi: PT4207 sử dụng chế độ thời gian tắt cố định để điều khiển dòng điện đầu ra. Sau MOSFET bên trong, dòng điện chạy qua tải, điện cảm, MOSFET và điện trở lấy mẫu, và tăng tuyến tính theo thời gian, và một điện áp được tạo ra tại chân CS. Khi điện áp đạt đến giá trị tham chiếu bên trong, chip điều khiển bên trong nguồn điện để tắt MOSFET và đi vào chu kỳ tắt. Thời gian tắt được thiết lập bởi một điện trở bên ngoài và được cố định. Sau khi hết hiệu lực, MOSFET sẽ bật lại và bước vào chu kỳ làm việc tiếp theo. Cách cấu tạo Buck được thể hiện trong Hình 2.
Hình 2 Hai dạng cấu trúc Buck
Trong khoảng thời gian MOSFET tắt, năng lượng trong cuộn cảm L được giải phóng vào LED tải thông qua điốt quay tự do D, và được hình thành trở lại, như thể hiện trong Hình 3.
Hình 3 Cấu trúc Buck tắt trả về dòng điện chu kỳ
có thể nhận được bằng công thức điện cảm
trong đó VL là điện áp trên cuộn cảm, L là điện cảm, Toff là thời gian tắt cố định có thể cài đặt và ΔIL là lượng dòng điện trong cuộn cảm.
Hình 4 Dạng sóng dòng điện dẫn trong CCM
Nếu hệ thống đang làm việc ở CCM (chế độ làm việc liên tục), dạng sóng hiện tại trong cuộn cảm được thể hiện trong Hình 4. Trong số đó, ILED là dòng điện đồng nhất của đèn LED, IPEAK là dòng điện đỉnh trong cuộn cảm, tức là dòng điện đỉnh thông qua MOSFET hoặc diode tự do, và ILED=IPEAK-0,5ΔIL được thu được. Thay vào công thức điện cảm để có được
IPEAK có thể được thiết lập bằng điện trở lấy mẫu. Do đó, một khi sơ đồ đèn LED đầu ra được xác định, dòng điện đầu ra không liên quan gì đến điện áp đầu vào, do đó nhận ra điều khiển dòng điện không đổi của LED.
Nguyên tắc ngắn: Chip phát hiện điện áp chân CS trong mỗi chu kỳ bật. Khi phát hiện ra điện áp CS tăng quá nhanh, chip sẽ tắt MOSFET và bật lại sau một khoảng thời gian ngắn.
Nguyên lý quá nhiệt: Chip được tích hợp chức năng quá nhiệt. Khi nhiệt độ đường giao nhau của chip vượt quá 135 ° C, dòng điện đầu ra sẽ tự động giảm để tăng nhiệt độ hơn nữa. Nếu nhiệt độ vượt quá 150 ° C, dòng điện đầu ra sẽ giảm xuống 0, điều này có thể tránh được sự cố chập chờn trong khi chip đang hoạt động. Nếu bạn cần tăng nhiệt độ cho đèn LED, bạn có thể kết nối gián tiếp một điện trở nhiệt có hệ số nhiệt độ âm giữa chân DIM và chân GND. Khi nhiệt độ tăng, điện áp DIM sẽ giảm xuống, đồng thời giảm điện áp tham chiếu chân CS bên trong hoặc thậm chí tắt, để đạt được chức năng Quá nhiệt.
Năng lượng khởi động mềm: Chip được tích hợp thời gian khởi động mềm 4ms, và dòng điện được tăng dần khi khởi động, để dòng tải dần dần đạt đến giá trị cài đặt, giúp giảm dòng xung khởi động một cách hiệu quả.
Hình 5PT4207 công suất ứng dụng điển hình (đầu ra: 24 chuỗi dãy LED, 250mA) (in)
Hình 6 PT4207 ứng dụng điển hình hiệu suất điện và đặc tính dòng điện không đổi
Hình 7PT4207 ứng dụng dòng điện cao (đầu ra 12 chuỗi của mảng LED, 1000mA)
Hình 5 là một ứng dụng điển hình của PT4207. Các đặc tính hiệu suất và dòng điện không đổi của ứng dụng điển hình của PT4207 được thể hiện trong Hình 6. Các sơ đồ ứng dụng khác của PT4207 được thể hiện trong Hình 7 và Hình 8. Trong số đó, Hình 7 là ứng dụng dòng điện cao của PT4207 (đầu ra 12 chuỗi của LED mảng, 1000mA); Hình 8 là ứng dụng điện áp thấp PT4207 DC (đầu ra 1 3WLED, 700mA).
Hình 8PT4207 Ứng dụng điện áp thấp DC (đầu ra 1 3WLED, 700mA)
Thiết kế tham số hệ thống
Tham khảo Hình 5 để biết các ứng dụng điển hình. Việc xác định dòng điện đầu ra: có thể dựa vào công thức
Chọn R4, R5, R6 và L. Để biết các bước tính toán cụ thể, vui lòng tham khảo bảng dữ liệu PT4207.
Lựa chọn điện dung đầu vào: Điện dung đầu vào cung cấp điện áp cấp nguồn ổn định cho hệ thống, có thể lựa chọn công suất đầu ra và điện dung theo 1-2uF / W. Các ứng dụng chiếu sáng đều ở nhiệt độ cao nên khả năng chịu nhiệt độ của tụ điện trên 105 ° C.
Lựa chọn MOSFET: điện áp chịu đựng của nguồn xả Vds được chọn tùy theo tình hình đầu vào thực tế và Id dòng xả là 4 lần ILED trở lên.
Lựa chọn tụ điện đầu ra: Tụ điện được kết nối song song với đèn LED có thể hấp thụ dòng điện gợn sóng của đèn LED. Lý tưởng nhất là dòng điện cuộn cảm được tụ điện đầu ra hấp thụ hoàn toàn, kéo dài tuổi thọ của đèn LED ở một mức độ nhất định. Thường chọn 1-10uF.
Lựa chọn diode tự do: Chọn diode Schottky hoặc diode khôi phục cực nhanh, thời gian khôi phục ngược Trr nhỏ hơn 100ns và khả năng hiện tại phải lớn hơn IPEAK.
Lựa chọn điện cảm vỏ đèn huỳnh quang LED: Có thể chọn cuộn cảm hình chữ I hoặc cuộn cảm biến áp từ kín. Các cuộn cảm hình chữ I thường có giá thành thấp và quy trình đơn giản, nhưng chúng có từ tính, có thể dễ dàng gây ra mất đường sức từ trong một không gian hạn chế bằng kim loại và làm cho hệ thống hoạt động không bình thường, vì vậy chúng thường được sử dụng trong các bóng đèn không -vỏ kim loại. Bất kể loại cuộn cảm nào được sử dụng, dòng điện bão hòa của cuộn cảm phải lớn hơn 1,2 lần ILED và nhiệt độ Curie của vật liệu lõi từ lớn hơn 150 ° C.
Điểm thiết kế bố cục
Tham khảo Hình 5 để biết các ứng dụng điển hình. Trong số đó, các tụ lọc C3, C4, C5 và điện trở R4 phải càng gần chân chip càng tốt. Tụ điện đầu vào C1, tải, cuộn cảm L4, MOSFET, chân chip S, điện trở lấy mẫu R5 và R6 là các đường dẫn dòng điện lớn, dây dẫn phải dày và ngắn nhất có thể, và khu vực bao quanh phải càng nhỏ càng tốt. Điện trở lấy mẫu R5 và R6 được nối với đất cao tần và dòng điện cao, là nguồn gây nhiễu và cần được nối với điện cực âm của tụ lọc đầu vào C1 thông qua con đường ngắn nhất. Chân thứ ba của chip, cũng như mặt đất của C3, C4, C5 và R4 cần một mặt đất tham chiếu ổn định, có thể được dẫn ra riêng biệt với C1.
