以AC85~245V全电压输入为例,采用PT4107 PWM LED驱动控制器来做LED日光灯驱动电源的主芯片,设计一个驱动电路方案如图所示,该方案由抗浪涌保护、EMC滤波、全桥整流、无源功率因数校正(PFC)、降压稳压器、PWMLED驱动控制器、扩流恒流电路组成。
图3-7 电路方案框图
按此理念,设计成的全电压20W日光灯开关恒流源电原理图如图3-8所示。从AC220V看进去,交流市电入口接有1A保险丝FS1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC,之后是EMI滤波器,由L1、L2和CX1组成。BD1是整流全桥,内部是4个高压硅二极管。C1、C2、R1、D1~D3组成无源功率因数校正电路。PT4107芯片由T1、D4、C4、R2~R4组成的电子滤波器降压稳压后供电,这个滤波器输入阻抗很高,输出阻抗很小,整流后近300V直流高压经此三极管降压向PT4107的Vin引脚提供约18~20V稳定电压,确保芯片在全电压范围里稳定工作。
电路中的降压稳压电路是由PWM控制芯片U1(PT4107)和功率MOS管Q1、镇流功率电感L3、续流二极管D5组成,U1采集电流采样电阻R6~R9上的峰值电流,由内部逻辑在单周期内控制GATE脚信号的脉冲占空比进行恒流控制。输出恒流与D5、L3的续流电路合并向LED光源恒流供电,改变电阻R6~R9的阻值可改变整个电路的输出电流,但D5、L3也要随之改动。R5是芯片振荡电路的一部分,改变它可调节振荡频率。电位器RT在本电路中不是用来调光,而是用来微调恒流源的电流,使电路达到设计功率。由于器件的分散性,批量生产时每一块电源板的输出电流会略有不同,在生产线上可用此电位器来调整每块电源板的输出电流。为保证已调好电源板的稳定性,一定要选用涡轮蜗杆微调电位器,并在调好后滴胶固封。
图3-8 全电压20W日光灯开关恒流源电路图
本电路的参数是按每串22个0.06W的LED,共15串并联,驱动330个60mW的白光LED负载设计的,每串的电流是17.8mA,设计输出为36~80V/250mA。如果改变LED数量,则需修正R6~R9的参数。(www.xing528.com)
PT4107开关频率的高低决定功率电感L3和输入滤波电容器C1、C2、C3的大小。如果开关频率高,则可选用更小体积的电感器和电容器,但MOS管Q1的开关损耗也将增大,导致效率下降。因此,对AC220V的电源输入来说,50~100kHz是比较适合的。PT4107开关频率设定电阻R5计算公式如下,当f=50kHz时,R5=500kΩ。
电阻R6、R7、R8、R9并联作为采样电阻,这样可以减小电阻精度和温度对输出电流的影响,并且可以方便地改变其中一个或几个电阻的阻值,达到修改电流的目的。建议选用千分之一精度、温度系数为50ppm的SMD(1206)1/4W电阻。电流采样电阻R6~R9的总阻值设定和功率选用,要按整个电路的LED光源负载电流为依据来计算。
PCB板的排列是做好产品的关键,因此PCB板的走线要按电力电子规范要求来设计。本电路可用于T10、T8日光灯管,因两管空间大小不同,二块PCB板的宽度将不同,需要降低所有零件的高度,以便放入T10、T8灯管。图3-9是T10恒流源板的实物照片,33个元件安装在235mm×25mm×0.8mm的环氧单面印制板上。PCB走线是按电力电子规范要求设计的,可以直接安装在28mm的灯管之中。
图3-9 T10恒流源的实物
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