工程師：基于PT4201的離線式LED射燈設(shè)計(jì)方案

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)會周期性地改變PWM工作頻率進(jìn)行頻率抖動，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。

電流采樣以及前沿消隱:

PT4201的CS引腳的功能之一是采樣外部MOSFET電流進(jìn)行電流斜率補(bǔ)償；二是提供逐周期的MOSFET過流保護(hù)功能。PT4201通過采樣與功率 MOSFET串聯(lián)的采樣電阻來采樣流過MOSFET的電流，流過MOSFET的電流在采樣電阻Rcs上轉(zhuǎn)換成電壓信號，CS上電壓和FB電壓共同決定了 PWM脈沖占空比。

在PWM每個(gè)導(dǎo)通周期當(dāng)CS引腳的電壓超過內(nèi)部門限電壓時(shí)MOSFET將立即被關(guān)掉防止過流對器件的損傷。過流門限電壓與MOSFET的電流可由以下關(guān)系確定：IOC=Voc/Rcs

其中IOC為MOSFET電流，Voc為過流門限電壓，Rcs為采樣電阻大小。內(nèi)部過流的門限值與PWM占空比大小有關(guān)，當(dāng)PWM占空比為0時(shí)，過流門限值為0.80V。

圖5 省略RC濾波器

由于變壓器副繞組整流電路反向恢復(fù)時(shí)間以及初級繞組寄生電容等因素影響，在每一個(gè)PWM周期開啟瞬間會在采樣電阻上產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的尖峰電壓。為此 PT4201會在MOSFET開啟后屏蔽CS采樣輸入一段時(shí)間TBLK，在這段時(shí)間內(nèi)，過流保護(hù)被關(guān)閉不會關(guān)掉外部MOSFET。這樣可以避免 MOSFET開啟瞬間在采樣電阻上產(chǎn)生的電壓毛刺而造成誤動作。PT4201提供的這種功能可以省去電流采樣電路所需的RC濾波器(圖5)。

VDD 過壓保護(hù)

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，例如對于光耦開路或者反饋開路的情況，光耦輸出電流接近零致使FB端電壓上升。FB電壓上升將會使PT4201工作在過流保護(hù)狀態(tài)，因?yàn)橛卸嘤嗟碾娏鞴┙o負(fù)載，如果超出了負(fù)載所需電流大小會使輸出電壓迅速爬升。由于輔助繞組的電壓與輸出電壓成一定的比例，輸出電壓升高引起輔助繞組電壓升高進(jìn)而使VDD電壓升高，當(dāng)PT4201檢測到VDD引腳電壓達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)會關(guān)閉PWM。當(dāng)OVP被觸發(fā)時(shí)由于沒有能量供給負(fù)載及輔助繞組，VDD 電壓和輸出電壓下降，當(dāng)降低到OVP解除電壓時(shí)將重新開啟正常工作。這時(shí)如果故障解除則正常工作，如果故障依然存在將重新進(jìn)入OVP保護(hù)狀態(tài)(圖6)。

圖6 VDD過壓保護(hù)

OUT輸出驅(qū)動：

PT4201的OUT腳用來驅(qū)動功率MOSFET的柵極。優(yōu)化設(shè)計(jì)圖騰柱形式輸出的驅(qū)動能力使驅(qū)動強(qiáng)度和EMI得到良好的折衷。同時(shí)，OUT的輸出高電位被限制到了18V，從而可以保護(hù)由于VDD升高可能對MOSFET造成的損傷。內(nèi)部OUT和GND之間有一個(gè)電阻，可以在芯片不工作時(shí)將外部MOSFET的柵極可靠置為0電位。基于PT4201的E27 3W離線式射燈方案

基于PT4201的E27 3W離線式射燈方案應(yīng)用線路是典型的反激式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用副邊反饋(即光耦反饋)，以提高輸出電流精度。相比于原邊反饋電路電流精度+-5%，副邊反饋的電路精度在+-2%以內(nèi)，成本只增加了0.3RMB，但卻給大批量生產(chǎn)時(shí)提供了便利。