基于PT4201的離線式LED射燈設(shè)計(jì)方案
2013-09-12 13:40:44 來源：http://ic.big-bit.com/ 點(diǎn)擊：1198
室內(nèi)照明最普遍的燈具就是E27、GU10、PAR30、PAR38等AC220V高壓直接輸入的$LED射燈.E27、Gu10 LED射燈需要AC直接變換成DC的LED恒流源，才能驅(qū)動(dòng)高亮度LED光源發(fā)光。目前還不能提供單個(gè)SoC的集成電路產(chǎn)品，大多數(shù)是采用原邊或副邊反饋的$開關(guān)電源方案。但是原邊反饋的方案存在輸出電流精度不高的問題，一般都在+-5%左右。而采用副邊反饋的反激式恒流驅(qū)動(dòng)方案，輸出電流精度可達(dá)+-2%.
可用于副邊反饋的反激式恒流驅(qū)動(dòng)方案的驅(qū)動(dòng)IC很多，本文將詳細(xì)介紹基于PT4201控制芯片的離線式$LED射燈設(shè)計(jì)技術(shù)。
1W-30W離線式高亮度LED驅(qū)動(dòng)控制器PT4201
PT4201是一款工作于電流模式、可驅(qū)動(dòng)1W至30W照明或射燈的高亮度$LED驅(qū)動(dòng)控制器，適用于1W至30W的各種LED照明和射燈應(yīng)用，包括E27、PAR30、PAR38等?；赑T4201的隔離式光耦反饋的高亮度$LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有恒流精度高、外圍電路簡(jiǎn)單、無閃爍和EMI輻射低的顯著優(yōu)點(diǎn)。在正常工作狀態(tài)下控制器的振蕩頻率可以通過外部電阻精確設(shè)定。同時(shí)，PT4201的前側(cè)消隱電路幫助克服外部功率器件開啟瞬間的電壓毛刺，能有效避免控制器的誤動(dòng)作造成的LED燈閃爍。內(nèi)部集成的電流斜率補(bǔ)償功能提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
PT4201提供完善的保護(hù)功能以提高$LED照明系統(tǒng)的可靠性，包括逐周期過流保護(hù)(OCP)、VDD過壓保護(hù)(OVP)以及VDD欠壓保護(hù)(UVLO)等。OUT輸出脈沖高電壓被嵌制在18V保護(hù)外部功率MOS.短路保護(hù)功能防止LED負(fù)載短路時(shí)損壞系統(tǒng)。
PT4201提供SOT-23-6封裝，引腳排列見圖1.
圖1 PT4201引腳排列
PT4201基本功能描述
PT4201集成了多種增強(qiáng)功能，并以其極低的啟動(dòng)和工作電流、多重保護(hù)功能為小功率$LED照明驅(qū)動(dòng)提供性能優(yōu)良可靠的低成本解決方案。
啟動(dòng)及UVLO:
PT4201通過一個(gè)連接到高壓線上的電阻Rstart對(duì)連接在Vdd腳上的電容Chold充電實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。在上電之初，Chold電容上的電壓為 0,PT4201處于關(guān)斷狀態(tài)，從Rstart上流下的電流對(duì)Chold進(jìn)行充電從而使Vdd電壓升高，當(dāng)Vdd腳電壓達(dá)到芯片啟動(dòng)電壓VDD-ON之后 PT4201開始工作，工作之后流進(jìn)Vdd電流增加，由輔助繞組開始對(duì)芯片進(jìn)行供電。
優(yōu)化設(shè)計(jì)的啟動(dòng)電路使PT4201啟動(dòng)之前VDD只消耗極低的電流，這樣可以選用比較大的啟動(dòng)電阻Rstart從而改善整機(jī)效率。對(duì)于一般的通用輸入范圍的應(yīng)用，一個(gè)2Mohm,1/8W的電阻和一個(gè)10uF/50V的電容可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的啟動(dòng)電路(圖2)。
圖2 PT4201啟動(dòng)電路
電流反饋及PWM控制：
PT4201采用光耦檢測(cè)輸出$LED串的電流并通過改變輸出脈沖占空比達(dá)到輸出電流控制目的。如圖3所示，當(dāng)LED電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，LED電流在采樣電阻R2上的壓降達(dá)到光耦發(fā)光管導(dǎo)通電壓，發(fā)光管導(dǎo)通使FB電壓下降，PT4201根據(jù)FB電壓的大小改變輸出脈沖占空比實(shí)現(xiàn)恒定電流輸出。
圖3 光耦電路
LED開路：
LED負(fù)載開路時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流在電阻R1和R2上產(chǎn)生一個(gè)壓降使光耦發(fā)光管被打開，使PT4201的FB降低。當(dāng)FB降低到一定程度時(shí)PT4201進(jìn)入突發(fā)模式，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式。因此$LED燈開路是安全的。
LED短路及采樣電阻短路保護(hù)：
當(dāng)LED負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，$光耦發(fā)光管兩端電壓等于輸出電壓，由于輸出功率很小因此整個(gè)系統(tǒng)工作是安全的。當(dāng)采樣電阻發(fā)生短路時(shí)，由于光耦發(fā)光管兩端電壓為零，發(fā)光管不導(dǎo)通導(dǎo)致FB電壓快速爬升到保護(hù)閾值。在Rosc為100Kohm情況下，過32mS后PT4201將自動(dòng)關(guān)閉。
工作頻率設(shè)定：
PT4201的Rosc引腳為設(shè)定PWM頻率提供了方便，用一個(gè)電阻接在Rosc引腳和GND之間可以對(duì)PWM頻率進(jìn)行設(shè)定(圖4)。PWM頻率與設(shè)定電阻之間的關(guān)系遵循以下關(guān)系：Fosc=6500/Rosc.FOSC單位KHz,Rosc單位Kohm.
圖4 工作頻率設(shè)定
PT4201在正常工作時(shí)會(huì)周期性地改變PWM工作頻率進(jìn)行頻率抖動(dòng)，周期性改變的頻率把EMI傳導(dǎo)干擾擴(kuò)展到更寬的頻譜范圍內(nèi)從而降低了傳導(dǎo)段的EMI干擾。
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