LED日光燈設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方案

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阻要小于2Ω、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)期安全可靠地工作。

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。

7．續(xù)流二極管

續(xù)流二極管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)頻率的高低決定功率電感L3和輸入濾波電容器C1、C2、C3的大小。如果開關(guān)頻率高，則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的電源輸入來說，50kHz～100kHz是比較適合的。PT4107開關(guān)頻率設(shè)定電阻R5計(jì)算公式如下。當(dāng)F=50kHz時(shí)，R5=500KΩ。

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R_DS(ON)要小，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)過程中，采樣電阻R6～R9上將不可避免的出現(xiàn)電流尖峰。為避免這種情況發(fā)生，芯片內(nèi)部設(shè)置了400ns的采樣延遲時(shí)間。因此，傳統(tǒng)的RC濾波器可以被省去。在這段延遲時(shí)間內(nèi)，比較器將失去作用，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，達(dá)到修改電流的目的。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)來計(jì)算。

R(6-9)=0.275/I_LED

P_R(6-9)=I_LED² 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、C5、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)比較高，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)壽命的好辦法之一，但導(dǎo)致成本上升。

應(yīng)用PT4107可以設(shè)計(jì)以多顆0.06W WLED光源串并聯(lián)為負(fù)載的，電壓輸入為AC 110V或AC 220V的T10、T8、T5的LED日光燈方案，以及類似應(yīng)用的吸頂燈、滿天星燈、野外照明工作燈、球泡燈等，也可設(shè)計(jì)以高亮度1W WLED光源串聯(lián)為負(fù)載的LED庭園燈、LED路燈、LED隧道燈。

2009年初日本政府為降低公共照明的碳排放，強(qiáng)制企業(yè)執(zhí)行節(jié)能減碳政策，日本辦公室節(jié)能照明需求逐漸升溫，大力推廣LED日光燈，促進(jìn)了中國LED日光燈的生產(chǎn)。因此參照本設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)適用AC110V的LED日光燈電路已被廣泛用于生產(chǎn)。