PWMLED驅(qū)動(dòng)控制器PT4107中文資料

1、 PWM LED驅(qū)動(dòng)控制器PT4107中文資料 LED 日光燈的 LED 燈條電源驅(qū)動(dòng)方案有很多種， 目前非隔離方案因其效率高而占主流， 而用 PWM LED 驅(qū)動(dòng)控制器來(lái)做 LED 日光燈驅(qū)動(dòng)電源的又占絕大多數(shù)。 PT4107 是一個(gè)典型的 PWM LED 驅(qū)動(dòng)控制器，其內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1。 圖L PT4107內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)* PT4107 是一款高壓降壓式 PWM LED 驅(qū)動(dòng)控制器，通過(guò)外部電阻和內(nèi)部的齊納二極管， 可以 將經(jīng)過(guò)整流的 110V 或 220V 交流電壓箝位于 20V。當(dāng) Vin上的電壓超過(guò)欠壓閉鎖閾值 18V 后， 芯片開始工作，按照峰值電流控制的模式來(lái)驅(qū)動(dòng)外部的 MOS

2、FET在外部 MOSFET的源端和 地之間接有電流采樣電阻，該電阻上的電壓直接傳遞到 PT4107 芯片的 CS端。當(dāng) CS端電壓 超過(guò)內(nèi)部的電流采樣閾值電壓后， GATE端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)終止，外部 MOSFET關(guān)斷。閾值電壓 可以由內(nèi)部設(shè)定，或者通過(guò)在 LD 端施加電壓來(lái)控制。如果要求軟啟動(dòng)，可以在 LD 端并聯(lián) 電容，以得到需要的電壓上升速度，并和 LED 電流上升速度相一致。 PT4107 的主要技術(shù)特點(diǎn)：從 18V 到 450V 的寬電壓輸入范圍， 恒流輸出；采用頻率抖動(dòng)減少 電磁干擾，利用隨機(jī)源來(lái)調(diào)制振蕩頻率， 這樣可以擴(kuò)展音頻能量譜， 擴(kuò)展后的能量譜可以有 效減小帶內(nèi)電磁干擾， 降低系

3、統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)難度； 可用線性及 PWM 調(diào)光，支持上百個(gè) 0.06W LED 的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，工作頻率 25kHz-300kHz,可通過(guò)外部電阻來(lái)設(shè)定。 PT4107 封裝如圖 2,各引腳功能如下： 1 . GND 芯片接地端； 2. CS LEDW 值電流采樣輸入端； 3. LD 線性調(diào)光接入端； 4. RI振蕩電阻接入端； 5. ROTP過(guò)溫保護(hù)設(shè)定端； 6. PWMD PWM 調(diào)光兼使能輸入端，芯片內(nèi)部有 100K上拉電阻; 7. VIN 芯片電源端； 8. GATE驅(qū)動(dòng)外掛 MOSFET柵極; 0 fijJ GATE S0P8 圖2: PT4107封裝 設(shè)計(jì)全電壓 20W 日光燈開關(guān)恒流源 以

4、 AC 85V 245V 全電壓輸入為例，采用 PT4107 PWM LED 驅(qū)動(dòng)控制器來(lái)做 LED 日光燈驅(qū)動(dòng) 電源的主芯片，設(shè)計(jì)一個(gè)比擬理想的應(yīng)用電路方案 圖 3。該方案由全電路由抗浪涌保護(hù)、 EMC 濾波、全橋整流、無(wú)源功率因素校正 PFC降壓穩(wěn)壓器、 PWM LED 驅(qū)動(dòng)控制器、擴(kuò)流 恒流電路組成。 國(guó)3：全20W日光燈開關(guān)恒流禪方案圖 按此理念，設(shè)計(jì)成的全電壓 20W 日光燈開關(guān)恒流源電原理圖如圖 4 所示。從 AC 220V 看進(jìn) 去，交流市電入口接有 1A 保險(xiǎn)絲 FS1 和抗浪涌負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 NTC 之后是 EMI濾波 器，由 L1、L2 和 CX1 組成。BD1 是整流

5、全橋，內(nèi)部是 4 個(gè)高壓硅二極管。C1、C2、R1、D1 D3 組成無(wú)源功率因數(shù)校正電路。 PT4107 芯片由 T1、D4、C4 R2 R4組成的電子濾波器降 壓穩(wěn)壓后供電，這個(gè)濾波器輸入阻抗很高，輸出阻抗很小，整流后近 300V 直流高壓經(jīng)此三 極管降壓向PT4107 Vin 提供約 18 20V 穩(wěn)定電壓，確保芯片在全電壓范圍里穩(wěn)定工作。 這個(gè)電路不像先前方案的電阻降壓電路那樣耗能而發(fā)燙。 PWM 控制芯片 U1PT4107；B功率 MOS管 Q1、鎮(zhèn)流功率電感 L3、續(xù)流二極管 D5 組成降壓穩(wěn)壓電路， U1 采集電流采樣電阻 R6 R9 上的峰值電流，由內(nèi)部邏輯在單周期內(nèi)控制 GAT

6、E腳信號(hào)的脈沖占空比進(jìn)行恒流控制。 輸出恒流與 D5、L3 的續(xù)流電路合并向 LED 光源恒流供電，改變電阻 R6 R9 的阻值可改變 整個(gè)電路的輸出電流，但 D5、L3 也要隨之改動(dòng)。R5 是芯片振蕩電路的一局部，改變它可調(diào) 節(jié)振蕩頻 率。電位器 RT在本電路中不是用來(lái)調(diào)光，而是用來(lái)微調(diào)恒流源的電流，使電路達(dá) 到設(shè)計(jì)功率。由于器件的分散性， 批量生產(chǎn)時(shí)每一塊電源板的輸出電流會(huì)略有不同， 在生產(chǎn) 線上可用此電位器來(lái)調(diào)整每塊電源板的輸出電流。 為保證已調(diào)好電源板的穩(wěn)定性， 一定要選 用渦輪渦桿微調(diào)電位器，并在調(diào)好后滴膠固封。 本電路的參數(shù)是按每串 22 個(gè) 0.06W LED,共 15 串并聯(lián)，

7、驅(qū)動(dòng) 330 個(gè) 60 毫瓦的白光 LED 負(fù) 載設(shè)計(jì)的，每串的電流是 17.8 毫安，設(shè)計(jì)輸出為 36-80V/25OmA。如果改變 LED 數(shù)量，那么需 修正 R6 R9的參數(shù)。 PCB板的排列是做好產(chǎn)品的關(guān)鍵， 因此 PCB板的走線要按電力電子標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)設(shè)計(jì)。 本電路 可用于 T10、T8 日光燈管，因兩管空間大小不同，二塊 PCB板的寬度將不同，需要降低所 有零件的高度，以便放入 T10、T8 燈管。圖 5 是 T10 恒流源板的實(shí)物照片，33 個(gè)元件安裝 在 235 X 25 X 0.8 毫米的環(huán)氧單面印制板上。 保險(xiǎn)翊 EMC PfC 謨 電藏女汗 frit-Llk LJ叱翌 屜恥

8、 T10 恒臉滋町鼻 F項(xiàng)彳, 關(guān)鍵的設(shè)計(jì)和考慮因素 UN ROT PWM控別 埴畿一根錦 全魁辰2DW日光JT開沱怛，頁(yè)海電顧理田, 1. 抗浪涌的 NTG 抗浪涌的 NTC 選用 300 Q /0.3A 熱敏電阻，如改變此方案的輸出，比方增大電流，貝 U NTC 的 電流也要選大一些，以免過(guò)流自發(fā)熱。 2. EMC 濾波 在交流電源輸入端，一般需要增加由共軸電感、 X 電容和 Y 電容組成的濾波器，以增加整個(gè) 電路抗 EMI的效果，濾除掉傳導(dǎo)干擾信號(hào)和輻射噪聲。本電路采用共軸電感加 X 電容器的 簡(jiǎn)潔方式，主要還是出于整體本錢的考慮，本著夠用就好的設(shè)計(jì)原那么。 X 電容器應(yīng)標(biāo)有平安 認(rèn)證標(biāo)

9、志和耐壓 AC275V 字樣，其真正的直流耐壓在 2,000V 以上，外觀多為橙色或藍(lán)色。共 軸電感是繞在同一個(gè)磁芯上的兩個(gè)電感量相同的電感，主要用來(lái)抑制共模干擾，電感量在 10 30mH范圍內(nèi)選取。為縮小體積和提高濾波效果，優(yōu)先選用高導(dǎo)磁率微晶材料磁芯制作 的產(chǎn)品，電感量應(yīng)盡量選較大的值。 使用二個(gè)相同電感替代一個(gè)共軸電感也是一個(gè)降低本錢 的方法。 3. 全橋整流 全橋整流器 BD1 主要進(jìn)行 AC/DC 變換，因此需要給予 1.5 系數(shù)的平安余量，建議選用 600V/1A。 4. 無(wú)源 PFC 普通的橋式整流器整流后輸出的電流是脈動(dòng)直流，電流不連續(xù)，諧波失真大，功率因數(shù)低， 因此需要增加低

10、本錢的無(wú)源功率因數(shù)補(bǔ)償電路， 如圖 6 所示。這個(gè)電路叫做平衡半橋補(bǔ)償電 路，C1 和 D1 組成半橋的一臂，C2 和 D2組成半橋的另一臂，D3 和 R 組成充電連接通路， 利用填谷原理進(jìn)行補(bǔ)償。 濾波電容 C1 和 C2 串聯(lián)，電容上的電壓最高充到輸入電壓的一半， 一旦線電壓降到輸入電壓的一半以下，二極管 D1 和 D2 就會(huì)被正向偏置，使 C1和 C2 開始 并聯(lián)放電。這樣，正半周輸入電流的導(dǎo)通角從原來(lái)的 75 105 上升到 30 150 ;負(fù) 半周輸入電流的導(dǎo)通角從原來(lái)的 255 285 上升到 210 330 圖 7。與 D3 串聯(lián)的電 阻 R 有助于平滑輸入電流尖峰， 還可以通過(guò)

11、限制流入電容 C1 和 C2 的電流來(lái)改善功率因數(shù)。 采用這個(gè)電路后，系統(tǒng)的功率因數(shù)從 0.6 提高到 0.89。R 有浪涌緩沖和限流功能，因此不宜 省略。 圖6；平衡半橋PFC電路。 客，平爭(zhēng)半柳PFCmWK寸三 5. 降壓穩(wěn)壓電路 給 PT4107 供電的電路是倍容式紋波濾波器 圖 8,具有電容倍增式低通濾波器和串聯(lián)穩(wěn)壓調(diào) 整器雙重作用。在射極輸出器的基極到地接一個(gè)電容 C4,由于基極電流只有射極電流的 1/1 + 3 ，相當(dāng)于在發(fā)射極接了一個(gè)容值為 1+ 3 C4 的大電容，這就是電容倍增式濾波器的原 理。如果在基極到地之間再連接一個(gè)齊納二極管， 就是一個(gè)簡(jiǎn)單的串聯(lián)穩(wěn)壓器，該電路能有 效

12、地消除高頻開關(guān)紋波。請(qǐng)注意， T1要選擇雙極型晶體管的 Vbceo500V, Ic=100mA。穩(wěn)壓 二極管 D4 要用 20V、1/4W 任何型號(hào)的小功率穩(wěn)壓管。 圖8倍容式紋波濾波器, 6. 鎮(zhèn)流功率電感 鎮(zhèn)流功率電感 L3與 Q1 MOS管，以及 R6、R7、R8、R9并聯(lián)的電流采樣電阻，是此電路恒流 輸出的三大關(guān)鍵元件。鎮(zhèn)流功率電感 L3 要求 Q 值高、飽和電流大、電阻小。標(biāo)稱 3.9mH的 電感，在40kHz 100kHz頻率范圍里 Q 值應(yīng)大于 90。設(shè)計(jì)時(shí)要選用飽和電流是正常工作電 流 2 倍的功率電感。本電路設(shè)計(jì)輸出電流 250mA，因此選 500mA。選用功率電感的繞線電

13、阻要小于 2 Q、居里溫度大于 400 oC的優(yōu)質(zhì)功率電感。一旦電感發(fā)生飽和， MOS管、LED 光源、PWM控制芯片就會(huì)瞬間燒毀。建議使用高導(dǎo)磁率微晶材料的功率電感，它可以確保 恒流源長(zhǎng)期平安可靠地工作。 L3 電感要選用 EE13 磁芯的磁路閉合電感器，或高度低一點(diǎn)的 EPC13 磁芯圖 9?，F(xiàn)在 LED 日光燈大多數(shù)選用半鋁半 PV 塑料的燈管，以幫助 LED 光源散熱。工字磁芯電感器的磁路是 開放的，當(dāng)使用工字磁芯電感器的電源驅(qū)動(dòng)板進(jìn)入半鋁半 PV 塑料燈管時(shí)，由于金屬鋁能使 其磁路發(fā)生變化，往往會(huì)使已調(diào)試好的電源驅(qū)動(dòng)板輸出電流變小。 圖9： EPC13磁芯 7. 續(xù)流二極管 續(xù)流二極

14、管 D5 一定要選用快速恢復(fù)二極管，它要跟上 MOS管的開關(guān)周期。如果在此使用 1N4007,那么在工作時(shí)會(huì)燒毀的。此外，續(xù)流二極管通過(guò)的電流應(yīng)是 LED 光源負(fù)載電流的 1.5 2 倍，本電路要選用 1A的快速恢復(fù)二極管。 8. PT4107 開關(guān)頻率設(shè)定 PT4107 開關(guān)頻率的上下決定功率電感 L3和輸入濾波電容器 C1、C2、C3 的大小。如果開關(guān) 頻率高，那么可選用更小體積的電感器和電容器，但 Q1 MOSFET管的開關(guān)損耗也將增大，導(dǎo) 致效率下降。因此，對(duì) AC 220V 的電源輸入來(lái)說(shuō)，50kHz 100kHz是比擬適合的。PT4107 開 關(guān)頻率設(shè)定電阻 R5 計(jì)算公式如下。當(dāng)

15、 F=50kHz時(shí)，R5=500KQ。 R f 9. MOSFET管的選擇 MOSFET管 Q1 是本電路輸出的關(guān)鍵器件。首先，它的 RDS(ON 置小，這樣它工作時(shí)本身的 功耗就小。另外，它的耐壓要高，這樣在工作中遇到高壓浪涌不易被擊穿。 在 MOSFET的每次開關(guān)過(guò)程中，采樣電阻 R6 R9 上將不可防止的出現(xiàn)電流尖峰。為防止這 種情況發(fā)生，芯片內(nèi)部設(shè)置了 400ns 的采樣延退時(shí)間。因此，傳統(tǒng)的 RC 濾波器可以被省去。 在這段延退時(shí)間內(nèi)，比擬器將失去作用，不能控制 GATE引腳的輸出。 10. 電流采樣電阻 電阻 R6、R7、R8、R9 并聯(lián)作為采樣電阻，這樣可以減小電阻精度和溫度對(duì)輸

16、出電流的影響， 并且可以方便地改變其中一個(gè)或幾個(gè)電阻的阻值， 到達(dá)修改電流的目的。 建議選用千分之一 精度、溫度系數(shù)為 50ppm的 SMD(1206) 1/4W 電阻。電流采樣電阻 R6 R9 的總阻值設(shè)定和 功率選用，要按整個(gè)電路的 LED 光源負(fù)載電流為依據(jù)來(lái)計(jì)算。 R(6-9)=0.275/ILED PR(6-9)=ILED2 x R(6-9) 11. 電解電容器 LED 光源是一種長(zhǎng)壽命光源，理論壽命可達(dá) 50,000 小時(shí)，但是，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)不合理、電 路元器件選用不當(dāng)、LED 光源散熱不好，都會(huì)影響它的使用壽命。 特別是在驅(qū)動(dòng)電源電路里， 作為AC/DC 整流橋的輸出濾波器的電解電容器， 它的使用壽命在 5,000 小時(shí)以下，這就成了 制造長(zhǎng)壽命 LED 燈具技術(shù)的攔路虎。本電路設(shè)計(jì)使用了 C1、C2、C4 C3 C7 多顆鋁電解電 容器。鋁電解電容器的壽命還與使用環(huán)境溫度有很大關(guān)系， 環(huán)境溫度升高電解質(zhì)的損耗加快， 環(huán)境溫度每升高 6 oC,電解電容器壽命就會(huì)減少一半。 LED 日光燈管內(nèi)溫度因空氣不易流動(dòng)， 如電源驅(qū)動(dòng)板設(shè)計(jì)不合理， 管內(nèi)溫度會(huì)比擬高， 電解電容器的壽命因此大打折扣。 選用固態(tài) 電解電容器，也許是延長(zhǎng)壽命的好方法之一，但導(dǎo)致本錢上升。 應(yīng)用 PT4107 可以設(shè)計(jì)以多顆 0.06W WLED