基于PT4107的LED日光灯设计方案

发布时间:2011-09-28 阅读量:2670 来源: 我爱方案网 作者:

LED日光灯的LED灯条电源驱动方案有很多种,目前非隔离方案因其效率高而占主流,而用PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的又占绝大多数。PT4107是一个典型的PWM LED驱动控制器,其内部拓扑结构如图1。

PT4107内部拓扑结构
图1 PT4107内部拓扑结构

PT4107的主要技术特点
从18V到450V的宽电压输入范围,恒流输出;采用频率抖动减少电磁干扰,利用随机源来调制振荡频率,这样可以扩展音频能量谱,扩展后的能量谱可以有效减小带内电磁干扰,降低系统级设计难度;可用线性及PWM调光,支持上百个0.06W LED的驱动应用,工作频率25KHz-300KHz,可通过外部电阻来设定。

PT4107 是一款高压降压式PWM LED驱动控制器。通过外部电阻和内部的齐纳二极管,可以将经过整流的110V 或220V 交流电压钳位于20V。当Vin 上的电压超过欠压闭锁阈值18V后,芯片开始工作,按照峰值电流控制的模式来驱动外部的MOSFET。在外部MOSFET 的源端和地之间接入电流采样电阻。该电阻上的电压直接传递到PT4107 芯片的CS 端,当CS 端电压超过内部的电流采样阈值电压后,GATE 端的驱动信号终止,外部MOSFET 关断。阈值电压可以由内部设定,或者通过在LD 端施加电压来控制。如果要求软启动。可以在LD 端并联电容,以得到需要的电压上升速度,并和LED电流上升速度相一致。

设计全电压20W日光灯开关恒流源
以AC 85V—245V全电压输入为例,采用PT4107 PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的主芯片,设计一个比较理想的应用电路方案如图3,全电路由抗浪涌保护、EMC滤波、全桥整流、无源功率因素校正(PFC)、降压稳压器、PWM LED驱动控制器、扩流恒流电路组成。

全电压20W日光灯开关恒流源方案图
全电压20W日光灯开关恒流源方案图

按此理念,设计成的全电压20W日光灯开关恒流源电原理图如图4所示。从AC220V看进去,交流市电入口接有1A保险丝FS1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC;之后是EMI滤波器,由L1、L2和CX1组成;BD1是整流全桥,内部是4个高压硅二极管;C1、C2、R1、D1~D3组成无源功率因数校正电路;PT4107芯片由T1、D4、C4、R2~R4组成的电子滤波器降压稳压后供电,这个滤波器输入阻抗很高,输出阻抗很小,整流后近300V直流高压经此三极管降压向PT4107Vin提供约18-20V稳定电压,确保芯片在全电压范围里稳定工作,而且这个电路不像先前方案的电阻降压电路耗能而且发烫; PWM控制芯片U1(PT4107)和功率MOS管Q1、镇流功率电感L3、续流二极管D5组成降压稳压电路,U1采集电流采样电阻R6~R9上的峰值电流,由内部逻辑在单周期内控制GATE脚信号的脉冲占空比进行恒流控制,输出恒流与D5、L3的续流电路合并向LED光源恒流供电,改变电阻R6~R9的阻值可改变整个电路的输出电流,但D5、L3也要随之改动。R5是芯片振荡电路的一部分,改变它可调节振荡频率;电位器RT在本电路中不是用来调光,而是用来微调恒流源的电流,使电路达到设计功率。由于器件的分散性,批量生产时每一块电源板的输出电流会略有不同,在生产线上可用此电位器来调整每块电源板的输出电流,为了保证已调好电源板的稳定性,一定要选用涡轮涡杆微调电位器,并在调好后滴胶固封。

本电路的参数是按22个0.06W LED串联,15串并联,驱动330个60毫瓦的白光LED负载设计的,每串的电流是17.8毫安,设计输出36-80V/25OmA。改变LED数量需要修正R6~R9的参数。

全电压20W日光灯开关恒流源电原理图
全电压20W日光灯开关恒流源电原理图
全电压20W日光灯开关恒流源电原理图

PCB板的排列是做好产品的关键,因此PCB板的走线要按电力电子规范要求来设计。本电路可同用于T10、T8日光灯管,因两管空间大小不同,二块 PCB板的宽度将不同,要降低所有零件的高度,以便放入T10、T8灯管。图5是T10恒流源板的实物照片,33个元件安装在235×25×0.8 毫米的环氧单面印制板上。

T10恒流源的实物照片
T10恒流源的实物照片
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