แหล่งจ่ายไฟไดรเวอร์ LED แบบ step-down แบบไม่แยก
วิธีการขับของ LED นั้นแตกต่างจากหลอดฮาโลเจนและหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป จำเป็นต้องรักษาการขับในปัจจุบันให้คงที่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีกำลังขับพิเศษ สำหรับไฟส่องสว่างทั่วไป ส่วนใหญ่จะเป็นอินพุตไฟหลักแรงดันสูงและเอาต์พุต SELV (แรงดันไฟต่ำพิเศษที่ปลอดภัย) ดังนั้นส่วนใหญ่จึงใช้โครงสร้างแบบลดขั้นตอน บั๊กโทโพโลยีมีลักษณะโครงสร้างที่เรียบง่าย ประสิทธิภาพสูง และกระแสไฟขนาดเล็ก มันมักจะใช้ . PT4207 เป็นชิปไดรเวอร์ LED ที่ออกแบบตามโทโพโลยีของบั๊ก
ลักษณะโครงสร้างชิป PT4207
PT4207 ใช้สถาปัตยกรรมที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งสามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้แรงดันไฟฟ้า DC 8V ถึง 450V หลังจากแก้ไขอินพุต AC MOSFET 350mA/20V ในตัวสามารถให้กระแสไฟ LED 350mA นอกจากนี้ยังมีพอร์ตไดรฟ์สวิตช์ MOSFET ภายนอกเพื่อให้กระแสไฟขาออก LED สูงถึง 1A และทำงานได้อย่างเสถียร ประสิทธิภาพของระบบสามารถเข้าถึงได้ถึง 96% และความแม่นยำของกระแสไฟ LED สามารถเข้าถึง± 5% (รวมถึงอัตราการปรับแรงดันไฟฟ้าอินพุตและความแตกต่างของส่วนประกอบ) กระแสไฟ LED สามารถปรับเชิงเส้นโดยใช้ความต้านทานหรือแรงดัน DC ผ่านพิน DIM แบบลดแสงแบบมัลติฟังก์ชั่น หรือใช้สัญญาณพัลส์ดิจิตอลเพื่อเลือก PWM Dimming นอกจากนี้ ชิปยังมีฟังก์ชันสตาร์ทแบบนุ่มนวล โหลดสั้น และทำงานที่อุณหภูมิเกิน แผนภาพโครงสร้างภายในของ PT4207 แสดงดังรูปที่ 1
รูปที่ 1PT4207 บล็อกไดอะแกรมโครงสร้างภายใน
หลักการทำงานคงที่ในปัจจุบัน: PT4207 ใช้โหมดเวลาปิดคงที่เพื่อควบคุมกระแสไฟขาออก หลังจาก MOSFET ภายใน กระแสจะไหลผ่านโหลด การเหนี่ยวนำ MOSFET และตัวต้านทานการสุ่มตัวอย่าง และเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามเวลา และแรงดันไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นที่ขา CS เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงค่าอ้างอิงภายใน ชิปจะควบคุมพลังงานภายในเพื่อปิด MOSFET และเข้าสู่รอบการปิดเครื่อง เวลาเปิดปิดถูกกำหนดโดยตัวต้านทานภายนอกและคงที่ หลังจากหมดเวลา MOSFET จะเปิดขึ้นอีกครั้งและเข้าสู่รอบการทำงานถัดไป วิธีการของโครงสร้างบั๊กแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 โครงสร้างบั๊กสองรูปแบบ
ในช่วงระยะเวลาการปิด MOSFET พลังงานในตัวเหนี่ยวนำ L จะถูกปล่อยเข้าสู่ LED โหลดผ่านไดโอดอิสระ D และก่อตัวขึ้นดังแสดงในรูปที่ 3
รูปที่ 3 โครงสร้างบั๊กปิดการส่งคืนรอบปัจจุบัน
หาได้จากสูตรตัวเหนี่ยวนำ
โดยที่ VL คือแรงดันตกคร่อมตัวเหนี่ยวนำ L เป็นตัวเหนี่ยวนำ Toff คือเวลาที่ตั้งค่าได้คงที่ และ ΔIL คือปริมาณกระแสในตัวเหนี่ยวนำ
รูปที่ 4 รูปคลื่นกระแสเหนี่ยวนำภายใต้CCM
หากระบบทำงานใน CCM (โหมดการทำงานต่อเนื่อง) รูปคลื่นปัจจุบันในตัวเหนี่ยวนำจะแสดงในรูปที่ 4 ในหมู่พวกเขา ILED คือกระแสไฟ LED สม่ำเสมอ IPEAK เป็นกระแสสูงสุดในตัวเหนี่ยวนำนั่นคือกระแสไฟสูงสุด ผ่าน MOSFET หรือไดโอดอิสระ และรับ ILED=IPEAK-0.5ΔIL แทนสูตรการเหนี่ยวนำเพื่อให้ได้
IPEAK สามารถตั้งค่าได้โดยตัวต้านทานสุ่มตัวอย่าง ดังนั้น เมื่อกำหนดโครงร่าง LED เอาต์พุตแล้ว กระแสไฟขาออกจะไม่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าอินพุต ดังนั้นจึงรับรู้ถึงการควบคุมกระแสไฟ LED คงที่
หลักการโดยย่อ: ชิปตรวจจับแรงดันพิน CS ในแต่ละรอบการเปิดเครื่อง เมื่อตรวจพบว่าแรงดันไฟ CS เพิ่มขึ้นเร็วเกินไป ชิปจะปิด MOSFET และเปิดใหม่อีกครั้งหลังจากผ่านไประยะหนึ่งเพื่อให้สั้นลง
หลักการอุณหภูมิเกิน: ชิปมีฟังก์ชันความร้อนสูงเกินไปในตัว เมื่ออุณหภูมิทางแยกของชิปสูงกว่า 135°C กระแสไฟขาออกจะลดลงโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มอุณหภูมิต่อไป หากอุณหภูมิสูงกว่า 150°C กระแสไฟขาออกจะลดลงเหลือ 0 ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาการกะพริบในขณะที่ชิปทำงานอยู่ หากคุณต้องการตั้งอุณหภูมิ LED ให้สูงเกินไป คุณสามารถเชื่อมต่อเทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบระหว่างพิน DIM และพิน GND ได้โดยทางอ้อม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แรงดัน DIM จะลดลง และในขณะเดียวกันก็ลดแรงดันอ้างอิงขา CS ภายใน หรือแม้แต่ปิดเครื่อง เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันอุณหภูมิเกิน
พลังงานเริ่มต้นที่นุ่มนวล: ชิปมีเวลาเริ่มต้นที่นุ่มนวล 4ms ในตัว และกระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเมื่อเริ่มต้น เพื่อให้กระแสโหลดค่อยๆ ถึงค่าที่ตั้งไว้ ช่วยลดกระแสไฟกระชากเริ่มต้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รูปที่ 5PT4207 กำลังของแอปพลิเคชันทั่วไป (เอาต์พุต: 24 สตริงของ LED array, 250mA) (พิมพ์)
รูปที่ 6 PT4207 การใช้งานทั่วไปประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและลักษณะกระแสคงที่
รูปที่ 7PT4207 แอปพลิเคชั่นกระแสสูง (เอาต์พุต 12 สตริงของ LED array, 1000mA)
รูปที่ 5 เป็นโปรแกรมทั่วไปของ PT4207 ประสิทธิภาพและลักษณะกระแสคงที่ของการใช้งานทั่วไปของ PT4207 แสดงในรูปที่ 6 รูปแบบการใช้งานอื่น ๆ ของ PT4207 แสดงในรูปที่ 7 และรูปที่ 8 ในหมู่พวกเขา รูปที่ 7 เป็นแอปพลิเคชั่นกระแสสูงของ PT4207 (เอาต์พุต 12 สตริงของ LED อาร์เรย์ 1000mA); รูปที่ 8 เป็นแอพพลิเคชั่นแรงดันต่ำ PT4207 DC (เอาต์พุต 1 3WLED, 700mA)
รูปที่ 8PT4207 แอพพลิเคชั่นแรงดันไฟต่ำ DC (เอาต์พุต 1 3WLED, 700mA)
การออกแบบพารามิเตอร์ระบบ
อ้างถึงรูปที่ 5 สำหรับการใช้งานทั่วไป การกำหนดกระแสไฟขาออก: ขึ้นอยู่กับสูตร
เลือก R4, R5, R6 และ L ที่เหมาะสม สำหรับขั้นตอนการคำนวณเฉพาะ โปรดดูเอกสารข้อมูล PT4207
การเลือกความจุอินพุต: ความจุอินพุตให้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรสำหรับระบบ ซึ่งสามารถเลือกได้ตามกำลังขับและความจุตาม 1-2uF/W การใช้งานระบบแสงสว่างทั้งหมดอยู่ในอุณหภูมิสูง ดังนั้นความต้านทานอุณหภูมิของตัวเก็บประจุจึงสูงกว่า 105 °C
การเลือก MOSFET: เลือกแหล่งจ่ายแรงดัน Vds ที่ทนต่อแหล่งจ่ายตามสถานการณ์อินพุตจริง และ Id กระแสระบายคือ 4 ครั้งหรือมากกว่า ILED
การเลือกตัวเก็บประจุเอาท์พุท: ตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนานกับ LED สามารถดูดซับกระแสไฟ LED ได้ ตามหลักการแล้วกระแสกระเพื่อมของตัวเหนี่ยวนำจะถูกดูดซับโดยตัวเก็บประจุเอาต์พุตอย่างสมบูรณ์ซึ่งช่วยยืดอายุของ LED ในระดับหนึ่ง มักจะเลือก 1-10uF
การเลือกไดโอดอิสระ: เลือก Schottky diode หรือ ultra-fast recovery diode เวลาการกู้คืนย้อนกลับ Trr น้อยกว่า 100ns และความสามารถปัจจุบันควรมากกว่า IPEAK
การเลือกตัวเหนี่ยวนำเปลือกหลอด LED เรืองแสง: ตัวเหนี่ยวนำรูปตัว I หรือตัวเหนี่ยวนำหม้อแปลงแม่เหล็กปิดสามารถเลือกได้ ตัวเหนี่ยวนำรูปตัว I โดยทั่วไปมีราคาต่ำและง่ายต่อการใช้งาน แต่เป็นแม่เหล็ก ซึ่งสามารถทำให้เกิดการสูญเสียเส้นแม่เหล็กในพื้นที่จำกัดที่เป็นโลหะ และทำให้ระบบทำงานผิดปกติได้ ดังนั้นโดยทั่วไปมักใช้ในหลอดไฟที่ไม่มี - เปลือกโลหะ ไม่ว่าจะใช้ตัวเหนี่ยวนำชนิดใด กระแสความอิ่มตัวของตัวเหนี่ยวนำจะต้องมากกว่า 1.2 เท่าของ ILED และอุณหภูมิ Curie ของวัสดุแกนแม่เหล็กจะมากกว่า 150 °C
จุดออกแบบเลย์เอาต์
อ้างถึงรูปที่ 5 สำหรับการใช้งานทั่วไป ในหมู่พวกเขาตัวเก็บประจุตัวกรอง C3, C4, C5 และตัวต้านทาน R4 ควรอยู่ใกล้กับหมุดชิปมากที่สุด ตัวเก็บประจุอินพุต C1, โหลด, ตัวเหนี่ยวนำ L4, MOSFET, พินชิป S, ตัวต้านทานสุ่มตัวอย่าง R5 และ R6 เป็นเส้นทางกระแสไฟขนาดใหญ่ สายไฟควรหนาและสั้นที่สุด และพื้นที่ปิดควรมีขนาดเล็กที่สุด ตัวต้านทานสุ่มตัวอย่าง R5 และ R6 เชื่อมต่อกับกราวด์ความถี่สูงและกระแสสูง ซึ่งเป็นแหล่งสัญญาณรบกวน และควรเชื่อมต่อกับขั้วลบของตัวเก็บประจุตัวกรองอินพุต C1 ผ่านเส้นทางที่สั้นที่สุด พินที่สามของชิป เช่นเดียวกับกราวด์ของ C3, C4, C5 และ R4 จำเป็นต้องมีกราวด์อ้างอิงที่เสถียร ซึ่งสามารถถูกนำออกจาก C1 แยกต่างหากได้
