一款用于通用照明的非隔離降壓式LED驅動(dòng)器
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LED的驅動(dòng)方式和傳統的鹵素燈，熒光燈不同，需要保持恒定電流驅動(dòng)，所以需要專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)電路。作為通用照明，由于多數為高壓市電輸進(jìn)，輸出有SELV（安全特低電壓）限制，所以多采用降壓結構，Buck拓撲結構具有結構簡(jiǎn)單，效率高，電流紋波小等特點(diǎn)，常被采用。PT4207正是基于Buck拓撲結構設計的一款LED驅動(dòng)芯片。
PT4207芯片結構特點(diǎn)
PT4207采用革新的架構，可保證系統在交流輸進(jìn)整流后，8V到450V的直流電壓下可靠工作，內置350mA/20V的MOSFET，可提供350mA的LED輸出電流，另外配備外部MOSFET開(kāi)關(guān)驅動(dòng)端口，可實(shí)現高達1A的LED輸出電流并穩定工作。系統效率可達96%，電流精度可達±5%（包含輸進(jìn)電壓調整率和元器件差異）。通過(guò)多功能調光DIM管腳，可使用電阻或直流電壓進(jìn)行線(xiàn)性調節LED電流，也可以采用數字脈沖信號就選PWM調光。此外，該芯片還具有軟啟動(dòng)功能，負載短路保護和過(guò)溫保護功能。PT4207的內部結構框圖如圖1所示。
圖1 PT4207內部結構框圖
圖2 Buck結構的兩種形式
圖3 Buck結構關(guān)斷周期電流回路
圖4 CCM下電感電流波形
短路保護原理：芯片對CS管腳電壓在每個(gè)開(kāi)通周期進(jìn)行檢測，一旦檢測到CS電壓上升過(guò)快芯片會(huì )關(guān)斷MOSFET，過(guò)一段時(shí)間再打開(kāi)，從而實(shí)現短路保護。
過(guò)溫保護原理：芯片內置過(guò)熱保護功能，當芯片結溫超過(guò)135℃時(shí)將自動(dòng)降低輸出電流以阻止溫度進(jìn)一步上升，假如溫度超過(guò)150℃，輸出電流降為0，在有效保護芯片的同時(shí)避免閃爍題目。如需對LED進(jìn)行過(guò)溫保護，可在DIM管腳和GND管腳間接負溫度系數熱敏電阻，當環(huán)境溫度升高時(shí)，DIM電壓會(huì )下降，同時(shí)降低內部CS管腳基準電壓甚至關(guān)斷，從而實(shí)現過(guò)溫保護功能。
軟啟動(dòng)功能：芯片內置4ms的軟啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)時(shí)逐步增加電流，使負載電流逐漸達到設定值，有效減小啟動(dòng)浪涌電流。
圖5 PT4207典型應用電路（輸出：24串LED陣列，250mA） (print)
圖6 PT4207典型應用電路的效率和恒流特性
圖7 PT4207大電流應用（輸出12串LED陣列，1000mA）
圖8 PT4207直流低壓應用（輸出1顆3WLED，700mA）
參考圖5典型應用電路。輸出電流的確定：可依據公式
輸進(jìn)電容選擇：輸進(jìn)電容為系統提供穩定的供電電壓，可根據輸出功率，電容量按1-2uF/W選擇。照明應用都是在高溫環(huán)境中，所以電容耐溫建議在105℃以上。
MOSFET選擇：漏-源極耐壓Vds根據實(shí)際輸進(jìn)情況選擇，漏極電流Id選擇4倍以上的ILED。
輸出電容選擇：與LED并聯(lián)的電容可以吸收LED紋波電流。理想情況下，電感紋波電流完全被輸出電容吸收，一定程度上延長(cháng)LED壽命。通常選擇1-10uF。
續流二極管選擇：建議選擇肖特基二極管或超快速恢復二極管，反向恢復時(shí)間Trr建議小于100ns，電流能力應大于IPEAK。
電感選擇：可選擇工字電感或閉合磁路的變壓器電感。工字電感一般價(jià)格低廉，工藝簡(jiǎn)單，但磁路開(kāi)放，在金屬密閉空間內輕易造成磁力線(xiàn)缺失而使系統工作異常，所以一般用于非金屬外殼的燈具中。無(wú)論采用哪種電感，電感的飽和電流要求大于1.2倍的ILED，磁芯材料的居里溫度建議大于150℃。
Layout設計要點(diǎn)
參考圖5典型應用電路。其中，濾波電容C3，C4，C5，以及電阻R4應盡量靠近芯片管腳。輸進(jìn)電容C1，負載，電感L4，MOSFET，芯片S管腳，采樣電阻R5，R6是大電流路徑，走線(xiàn)盡量粗短，所包圍的面積盡量小。采樣電阻R5，R6所連接的是高頻大電流地，屬于干擾源，應通過(guò)最短的路徑連接到輸進(jìn)濾波電容C1負極。芯片第3腳，以及C3，C4，C5，R4的地需要穩定的基準地，可以從C1單獨引出。
本文小結
以上先容了PT4207芯片基本結構，工作原理，典型應用方案，以及設計留意事項。該芯片以其寬電壓輸進(jìn)范圍，較高的恒流精度和可靠性，在日光燈，射燈，筒燈等通用照明，以及路燈，汽車(chē)設備等領(lǐng)域均有廣泛應用遠景。
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