PT4107 用于18-20W 的LED 日光灯方案如图1 所示
图1 全电压20W 日光灯开关恒流源电原理图
此全电压20W 日光灯开关恒流源可输入AC85V—245V 全电压,整个电路方案如图2,全电路由抗浪涌保护、EMC 滤波、全桥整流、无源功率因素校正(PFC)、降压稳压器、PWM LED 驱动控制器、扩流恒流电路组成。
图2 全电压20W 日光灯开关恒流源方案图
剖析全电压20W日光灯开关恒流源电原理图(图1)。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PT4107Vin提供约18-20V稳定电压,确保芯片在全电压范围里稳定工作,而且这个电路不像先前方案的电阻降压电路耗能而且发烫; 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组成降压稳压电路,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,为了保证已调好电源板的稳定性,一定要选用涡轮涡杆微调电位器,并在调好后滴胶固封。
该电路的参数是按22个0.06W LED串联,15串并联,驱动330个60毫瓦的白光LED负载设计的,每串的电流是17.8毫安,设计输出36-80V/25OmA。改变LED数量需要修正R6~R9的参数。
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。该电路可同时用于T10、T8日光灯管,因两种灯管的空间大小不同,二块PCB板的宽度将不同,要降低所有零件的高度,以便放入T10、T8灯管。图3是T10恒流源板的实物照片,33个元件安装在235×25×0.8 毫米的环氧单面印制板上。所有器件的功能说明都已附上。
图3 T10 恒流源的实物照片
由于现在LED 日光灯大多数选用半铝半PV 塑料的灯管,以帮助LED 光源散热。该电路选用工字磁芯电感器其磁路是开放的,当使用工字磁芯电感器的电源驱动板进入半铝灯管时,由于金属铝能使其磁路发生变化,往往会使已调试好的电源驱动板输出电流变小。因此,建议L3 电感的磁芯选用磁路闭合和高度低一点的EPC13 磁芯(图4)。以克服电流变小毛病。
图4 EPC13磁芯
一旦L3 电感发生饱和,MOS 管、LED 光源、PWM 控制芯片就会瞬间烧毁。因此,对镇流功率电感L3 要求Q 值高、饱和电流大、电阻小。标称3.9mH 的电感,在40KHz~100KHz 频率范围里Q 值应大于90。选用饱和电流是正常工作电流2 倍的功率 oC 的优质功率电感。建议使用高导磁率微晶材料的功率电感,它可以确保恒流源长期安全可靠地工作。
电感。该电路设计输出电流250mA ,因此选500mA 。选用功率电感的绕线电阻要小于2 欧姆,居里温度大于400
该电路是非隔离方案,其优点是效率比较高,增加无源PFC 电路使功率因素有很大的改善。如按此电路生产产品要过MEI 的传导,还要将该电路输入端的EMC 电路中的二个电感改成正规的共轭电感器,增加Y 电容器;X 电容器和Y 电容器应标有安全认证标志和耐压AC275V 字样,其真正的直流耐压在2000V以上,外观多为橙色或蓝色。共轭电感是绕在同一个磁芯上的两个电感量相同的电感,主要用来抑制共模干扰,电感量在10~30mH 范围内选取。为了缩小体积和提高滤波效果,优先选用高导磁率微晶材料磁芯制作的产品,电感量应尽量选较大的值。如要过辐射,还要在半铝管的二端做好金属屏蔽。