基于PT4201控制芯片的離線式LED射燈設(shè)計(jì)方案

LED照明以其高節(jié)能、長(zhǎng)壽命、利環(huán)保的特點(diǎn)成為大家廣為關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)內(nèi)許多地方已經(jīng)有應(yīng)用于功能性照明領(lǐng)域的成功案例。我國(guó)半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)漸漸走在了世界的前列，隨著國(guó)家和地方政府的政策鼓勵(lì)，許多地方在室外照明如：路燈、景觀照明等；室內(nèi)照明如：地鐵、地下車庫(kù)、博物館；特殊場(chǎng)合照明：如低溫照明、礦燈照明、汽車燈等方面被應(yīng)用廣泛。一些傳統(tǒng)照明企業(yè)開(kāi)始投資轉(zhuǎn)型LED燈具。LED室內(nèi)照明和應(yīng)用技術(shù)上正在突飛猛進(jìn)。室內(nèi)照明無(wú)疑是個(gè)巨大的市場(chǎng)，市場(chǎng)前景毋庸置疑。相信在2010年會(huì)在家居照明中占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。

　　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、Gu10LED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(kāi)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(wèn)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。基于PT4201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(wú)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(guò)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(kāi)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(guò)流保護(hù)(OCP)、VDD過(guò)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(jiàn)圖1.

　　圖1PT4201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(guò)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(kāi)始工作，工作之后流進(jìn)Vdd電流增加，由輔助繞組開(kāi)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2PT4201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(guò)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(kāi)路：

　　LED負(fù)載開(kāi)路時(shí)，流過(guò)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(kāi)，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(kāi)路是安全的。

　　LED短路及采樣電阻短路保護(hù)：