Nem leválasztott, leeresztő LED-es meghajtó tápegység
A LED vezetési módja eltér a hagyományos halogénlámpáktól és fénycsövektől. Állandó áramerősséget kell fenntartania, ezért különleges hajtóerőre van szükség. Általános világításként legtöbbjük nagyfeszültségű hálózati bemenet és SELV (safe extra-low Voltage) kimenet, így többnyire leléptető szerkezetet alkalmaznak. A Buck topológiát az egyszerű felépítés, a nagy hatékonyság és a kis áramhullám jellemzi. Gyakran használják. . A PT4207 egy Buck topológián alapuló LED meghajtó chip.
A PT4207 chip szerkezeti jellemzői
A PT4207 innovatív architektúráját alkalmazza, amely megbízhatóan működik 8 V és 450 V közötti egyenfeszültség alatt, miután a váltakozó áramú bemenetet egyenirányították. A beépített 350mA/20V MOSFET 350mA LED kimeneti áramot tud biztosítani. Ezenkívül egy külső MOSFET kapcsoló meghajtó porttal van felszerelve, hogy elérje A LED kimeneti árama akár 1A és stabilan működik. A rendszer hatékonysága elérheti a 96%-ot, a LED áram pontossága pedig elérheti a ±5%-ot (beleértve a bemeneti feszültség beállítási sebességét és a komponens különbségeket). A többfunkciós fényerőszabályzó DIM tűn keresztül a LED áramerőssége lineárisan állítható ellenállással vagy egyenfeszültséggel, vagy a digitális impulzusjel segítségével választhatja ki a PWM fényerő-szabályozást. Ezen kívül a chip lágyindítási, rövid terhelési és túlmelegedési funkciókkal is rendelkezik. A PT4207 belső szerkezeti blokkvázlata az 1. ábra szerint látható.
1PT4207 ábra belső szerkezeti blokkdiagram
Állandó áramú működési elv: A PT4207 fix kikapcsolási idő üzemmódot használ a kimeneti áram szabályozására. A belső MOSFET után az áram átfolyik a terhelésen, az induktivitáson, a MOSFET-en és a mintavevő ellenálláson, és idővel lineárisan növekszik, és a CS érintkezőn feszültség keletkezik. Amikor a feszültség eléri a belső referenciaértéket, a chip belsőleg szabályozza a tápfeszültséget a MOSFET kikapcsolásához, és belép a kikapcsolási ciklusba. A kikapcsolási időt egy külső ellenállás állítja be, és rögzített. Az elévülés után a MOSFET újra bekapcsol, és a következő munkaciklusba lép. A Buck felépítés módja a 2. ábrán látható.
2. ábra A Buck szerkezet két formája
A MOSFET kikapcsolási periódusa alatt az L tekercsben lévő energia a D szabadonfutó diódán keresztül a terhelési LED-be kerül, és visszaképződik, ahogy az a 3. ábrán látható.
3. ábra A buck szerkezet kikapcsolja a ciklus áram visszatérését
az induktivitás képlettel kaphatjuk meg
ahol VL az induktivitás feszültsége, L az induktivitás, Toff a beállítható rögzített kikapcsolási idő, és ΔIL az induktorban lévő áram mennyisége.
4. ábra Induktoráram hullámforma CCM alatt
Ha a rendszer CCM-ben (folyamatos üzemmódban) működik, akkor az induktorban lévő áram hullámformája a 4. ábrán látható. Ezek közül az ILED a LED egyenletes árama, az IPEAK az induktorban lévő csúcsáram, vagyis a csúcsáram. a MOSFET-en vagy a szabadonfutó diódán keresztül, és az ILED=IPEAK-0.5ΔIL értéket kapjuk. Cserélje be az induktivitás képletét, hogy megkapja
Az IPEAK mintavételezési ellenállással állítható be. Ezért a kimeneti LED séma meghatározása után a kimeneti áramnak semmi köze a bemeneti feszültséghez, így megvalósul a LED állandó áramának szabályozása.
Rövid elv: A chip minden bekapcsolási ciklusban érzékeli a CS érintkező feszültségét. Amint azt észleli, hogy a CS feszültség túl gyorsan emelkedik, a chip kikapcsolja a MOSFET-et, majd egy idő után újra bekapcsolja, hogy rövidre zárjon.
Túlmelegedés elve: A chip beépített túlmelegítő funkcióval rendelkezik. Ha a chip csatlakozási hőmérséklete meghaladja a 135 °C-ot, a kimeneti áram automatikusan csökken a hőmérséklet további növelése érdekében. Ha a hőmérséklet meghaladja a 150°C-ot, a kimeneti áram 0-ra csökken, amivel elkerülhető a villogás a chip aktív működése közben. Ha túl kell melegítenie a LED-et, közvetetten csatlakoztathat egy negatív hőmérsékleti együtthatójú termisztort a DIM érintkező és a GND érintkező közé. Amikor a hőmérséklet emelkedik, a DIM feszültség csökken, és ezzel egyidejűleg csökkenti a belső CS láb referenciafeszültségét, vagy akár le is áll, hogy elérje a túlmelegedés funkciót.
Lágyindítási energia: A chip beépített 4 ms-os lágyindítási idővel rendelkezik, és az áramerősséget indításkor fokozatosan növelik, így a terhelési áram fokozatosan eléri a beállított értéket, hatékonyan csökkentve az indító túlfeszültséget.
Ábra 5PT4207 tipikus alkalmazási teljesítmény (kimenet: 24 LED-sor, 250 mA) (nyomtatás)
6. ábra A PT4207 jellemző alkalmazási elektromos hatásfok és állandó áram jellemzői
7PT4207 ábra nagyáramú alkalmazás (12 LED-sorozat kimenete, 1000 mA)
Az 5. ábra a PT4207 tipikus alkalmazása. A PT4207 tipikus alkalmazásának hatásfoka és állandó áramjellemzői a 6. ábrán láthatók. A PT4207 egyéb alkalmazási sémái a 7. és 8. ábrán láthatók. Ezek közül a 7. ábra a PT4207 nagyáramú alkalmazása (12 LED-sorozat kimenete) tömb, 1000mA); A 8. ábra a PT4207 DC alacsony feszültségű alkalmazást mutatja (1. kimenet 3WLED, 700mA).
8PT4207 ábra DC alacsony feszültségű alkalmazás (1. kimenet 3WLED, 700mA)
Rendszerparaméter tervezés
A tipikus alkalmazásokhoz lásd az 5. ábrát. A kimeneti áram meghatározása: a képlet alapján történhet
Válassza ki a megfelelő R4, R5, R6 és L értéket. A konkrét számítási lépésekért lásd a PT4207 adatlapot.
Bemeneti kapacitás kiválasztása: A bemeneti kapacitás stabil tápfeszültséget biztosít a rendszer számára, amely a kimeneti teljesítmény és a kapacitás szerint választható 1-2uF/W szerint. A világítástechnikai alkalmazások mindegyike magas hőmérsékletű, így a kondenzátor hőmérsékleti ellenállása 105 °C felett van.
MOSFET kiválasztása: a Vds lefolyóforrás ellenállási feszültségét az aktuális bemeneti helyzetnek megfelelően választják ki, és az Id leeresztőáram 4-szerese vagy több az ILED-nek.
Kimeneti kondenzátor kiválasztása: A LED-del párhuzamosan csatlakoztatott kondenzátor képes elnyelni a LED hullámos áramát. Ideális esetben az induktor hullámos áramát teljesen elnyeli a kimeneti kondenzátor, ami bizonyos mértékig meghosszabbítja a LED élettartamát. Általában 1-10 uF-ot válasszon.
Szabadonfutó dióda kiválasztása: Válassza a Schottky-diódát vagy az ultragyors helyreállítási diódát, a fordított helyreállítási idő Trr kevesebb, mint 100 n, és az áramerősségnek nagyobbnak kell lennie, mint az IPEAK.
LED fénycsőház induktivitás kiválasztása: I-alakú induktor vagy zárt mágneses transzformátor induktor választható. Az I-alakú induktorok általában alacsony árasak és egyszerű a gyártási folyamatuk, de mágnesesek, ami könnyen a mágneses vonalak elvesztését okozhatja fémzárt térben, és a rendszer rendellenes működését okozhatja, ezért általában olyan lámpákban használják - fém héjak. Függetlenül attól, hogy milyen típusú induktort használunk, az induktor telítési áramának nagyobbnak kell lennie, mint az ILED 1,2-szerese, és a mágneses mag anyagának Curie-hőmérséklete nagyobb, mint 150 °C.
Elrendezés tervezési pontok
A tipikus alkalmazásokhoz lásd az 5. ábrát. Ezek közül a C3, C4, C5 szűrőkondenzátoroknak és az R4 ellenállásnak a lehető legközelebb kell lennie a chip érintkezőihez. A C1 bemeneti kondenzátor, a terhelés, az L4 induktor, a MOSFET, a chip S tűje, az R5 és az R6 mintavevő ellenállások nagy áramutak, a vezetékezésnek minél vastagabbnak és rövidebbnek kell lennie, a bezárt terület pedig a lehető legkisebb legyen. Az R5 és R6 mintavevő ellenállások nagyfrekvenciás és nagyáramú földhöz vannak kötve, amelyek interferenciaforrások, és a bemeneti szűrő C1 kondenzátorának negatív elektródájához kell csatlakoztatni a legrövidebb úton. A chip harmadik érintkezője, valamint a C3, C4, C5 és R4 földelése stabil referenciaföldelést igényel, amely a C1-től külön kivezethető.
