비절연 강압 LED 드라이버 전원 공급 장치
LED의 구동 방식은 기존 할로겐 램프 및 형광등과 다릅니다. 정전류 구동을 유지해야 하므로 특별한 구동력이 필요합니다. 일반 조명으로는 고전압 주전원 입력과 SELV(안전초저전압) 출력이 대부분이어서 대부분 강압 구조를 사용한다. 벅 토폴로지는 구조가 간단하고 효율이 높으며 전류 리플이 작은 특징이 있습니다. 자주 사용됩니다. . PT4207은 Buck 토폴로지를 기반으로 설계된 LED 드라이버 칩입니다.
PT4207 칩 구조 특성
PT4207은 AC 입력이 정류된 후 8V ~ 450V의 DC 전압에서 안정적으로 작동할 수 있는 혁신적인 아키텍처를 채택합니다. 내장된 350mA/20V MOSFET은 350mA LED 출력 전류를 제공할 수 있습니다. 또한, 외부 MOSFET 스위치 구동 포트를 탑재하여 LED 출력 전류가 최대 1A이고 안정적으로 작동합니다. 시스템 효율은 96%에 도달할 수 있고 LED 전류 정확도는 ±5%에 도달할 수 있습니다(입력 전압 조정 속도 및 구성 요소 차이 포함). 다기능 디밍 DIM 핀을 통해 저항 또는 DC 전압을 사용하여 LED 전류를 선형으로 조정하거나 디지털 펄스 신호를 사용하여 PWM 디밍을 선택할 수 있습니다. 또한 이 칩에는 소프트 스타트, 짧은 부하 및 과열 기능도 있습니다. PT4207의 내부 구조 블록도는 그림 1과 같다.
그림 1PT4207 내부 구조 블록도
정전류 작동 원리: PT4207은 고정 오프 시간 모드를 사용하여 출력 전류를 제어합니다. 내부 MOSFET 이후에는 부하, 인덕턴스, MOSFET, 샘플링 저항을 통해 전류가 흐르고 시간이 지남에 따라 선형적으로 상승하고 CS 핀에 전압이 생성됩니다. 전압이 내부 기준 값에 도달하면 칩은 MOSFET을 끄기 위해 전력을 내부적으로 제어하고 끄기 사이클에 들어갑니다. 턴오프 시간은 외부 저항에 의해 설정되며 고정됩니다. 경과 후 MOSFET이 다시 켜지고 다음 작동 주기로 들어갑니다. Buck 구조의 방법은 그림 2와 같습니다.
그림 2 Buck 구조의 두 가지 형태
MOSFET 턴오프 기간 동안 인덕터 L의 에너지는 그림 3과 같이 프리휠링 다이오드 D를 통해 부하 LED로 방출되고 다시 형성됩니다.
그림 3 벅 구조는 사이클 전류 반환을 끕니다.
인덕턴스 공식에 의해 얻을 수 있습니다
여기서 VL은 인덕터 양단의 전압, L은 인덕턴스, Toff는 설정 가능한 고정 오프 시간, ΔIL은 인덕터의 전류량입니다.
그림 4 CCM에서 인덕터 전류 파형
시스템이 CCM(연속 작동 모드)에서 작동하는 경우 인덕터의 전류 파형은 그림 4와 같습니다. 이 중 ILED는 LED 균일 전류, IPEAK는 인덕터의 피크 전류, 즉 피크 전류 MOSFET 또는 프리휠링 다이오드를 통해 ILED=IPEAK-0.5ΔIL을 얻습니다. 다음을 얻기 위해 인덕턴스 공식을 대체하십시오.
IPEAK는 샘플링 저항으로 설정할 수 있습니다. 따라서 출력 LED 방식이 결정되면 출력 전류는 입력 전압과 무관하므로 LED 정전류 제어를 실현합니다.
짧은 원리: 칩은 각 턴온 주기에서 CS 핀 전압을 감지합니다. CS 전압이 너무 빠르게 상승하는 것을 감지하면 칩은 MOSFET을 끄고 일정 시간 후에 다시 켜서 단락을 달성합니다.
과열 원리: 칩에는 과열 기능이 내장되어 있습니다. 칩의 접합 온도가 135°C를 초과하면 출력 전류가 자동으로 감소되어 온도가 더 높아집니다. 온도가 150°C를 초과하면 출력 전류가 0으로 떨어지므로 칩이 활성 상태인 동안 깜박임 문제를 피할 수 있습니다. LED를 과열해야 하는 경우 DIM 핀과 GND 핀 사이에 음의 온도 계수 서미스터를 간접적으로 연결할 수 있습니다. 온도가 상승하면 DIM 전압이 떨어지고 동시에 내부 CS 핀 기준 전압을 줄이거나 셧다운하여 과열 기능을 달성합니다.
소프트 스타트 에너지: 칩에는 4ms의 소프트 스타트 시간이 내장되어 있으며 시작할 때 전류가 점차 증가하여 부하 전류가 점차적으로 설정 값에 도달하여 시작 서지 전류를 효과적으로 줄입니다.
그림 5PT4207 일반 애플리케이션 전원(출력: LED 어레이의 24개 스트링, 250mA)(인쇄)
그림 6 PT4207 일반 애플리케이션 전기 효율 및 정전류 특성
그림 7PT4207 고전류 애플리케이션(출력 12개의 LED 어레이 스트링, 1000mA)
그림 5는 PT4207의 일반적인 응용 프로그램입니다. PT4207의 일반적인 애플리케이션의 효율 및 정전류 특성은 그림 6에 나와 있습니다. PT4207의 다른 애플리케이션 방식은 그림 7과 그림 8에 나와 있습니다. 그 중 그림 7은 PT4207의 고전류 애플리케이션(출력 12개의 LED 스트링 어레이, 1000mA); 그림 8은 PT4207 DC 저전압 애플리케이션(출력 1 3WLED, 700mA)이다.
그림 8PT4207 DC 저전압 애플리케이션(출력 1 3WLED, 700mA)
시스템 매개변수 설계
일반적인 애플리케이션은 그림 5를 참조하십시오. 출력 전류의 결정: 공식을 기반으로 할 수 있습니다.
적절한 R4, R5, R6 및 L을 선택하십시오. 특정 계산 단계는 PT4207 데이터 시트를 참조하십시오.
입력 커패시턴스 선택: 입력 커패시턴스는 시스템에 안정적인 전원 공급 장치 전압을 제공하며 1-2uF/W에 따라 출력 전력 및 커패시턴스에 따라 선택할 수 있습니다. 조명 애플리케이션은 모두 고온에 있으므로 커패시터의 온도 저항은 105°C 이상입니다.
MOSFET 선택: 실제 입력 상황에 따라 드레인-소스 내전압 Vds를 선택하고, 드레인 전류 Id는 ILED의 4배 이상입니다.
출력 커패시터 선택: LED와 병렬로 연결된 커패시터는 LED 리플 전류를 흡수할 수 있습니다. 이상적으로는 인덕터 리플 전류가 출력 커패시터에 완전히 흡수되어 LED의 수명이 어느 정도 연장됩니다. 일반적으로 1-10uF를 선택합니다.
프리휠링 다이오드 선택: 쇼트키 다이오드 또는 초고속 복구 다이오드를 선택하고 역 복구 시간 Trr은 100ns 미만이고 전류 용량은 IPEAK보다 커야 합니다.
LED 형광등 쉘 인덕턴스 선택: I형 인덕터 또는 폐쇄형 자기 변압기 인덕터를 선택할 수 있습니다. I형 인덕터는 일반적으로 가격이 저렴하고 공정이 간단하지만 자성이 있어 금속 협소한 공간에서 자력선의 손실을 쉽게 일으키고 시스템이 비정상적으로 작동할 수 있으므로 일반적으로 비활성 램프에 사용됩니다. - 금속 껍질. 어떤 종류의 인덕터를 사용하든 인덕터의 포화 전류는 ILED의 1.2배 이상이어야 하며, 자심재의 퀴리 온도는 150°C 이상이어야 합니다.
레이아웃 디자인 포인트
일반적인 애플리케이션은 그림 5를 참조하십시오. 이 중 필터 커패시터 C3, C4, C5 및 저항 R4는 칩 핀에 가능한 한 가까이 있어야 합니다. 입력 커패시터 C1, 부하, 인덕터 L4, MOSFET, 칩 S 핀, 샘플링 저항 R5 및 R6은 큰 전류 경로이며 배선은 가능한 한 두껍고 짧아야 하며 밀폐된 영역은 가능한 한 작아야 합니다. 샘플링 저항(R5, R6)은 간섭원인 고주파 및 고전류 접지에 연결되며, 최단 경로를 통해 입력 필터 커패시터(C1)의 음극에 연결되어야 한다. 칩의 세 번째 핀과 C3, C4, C5 및 R4의 접지는 안정적인 기준 접지가 필요하며 C1과 별도로 리드할 수 있습니다.
