工程師：基于PT4201的離線式LED射燈設(shè)計(jì)方案

LED照明以其高節(jié)能、長壽命、利環(huán)保的特點(diǎn)成為大家廣為關(guān)注的焦點(diǎn)。國內(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，隨著國家和地方政府的政策鼓勵，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、博物館；特殊場合照明：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)照明無疑是個巨大的市場，市場前景毋庸置疑。相信在2010年會在家居照明中占據(jù)較大的市場份額。

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、Gu10 LED射燈需要AC直接變換成DC的LED恒流源，才能驅(qū)動高亮度LED光源發(fā)光。目前還不能提供單個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題，一般都在+-5%左右。而采用副邊反饋的反激式恒流驅(qū)動方案，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)動方案的驅(qū)動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)動控制器PT4201

PT4201是一款工作于電流模式、可驅(qū)動1W至30W照明或射燈的高亮度LED驅(qū)動控制器，適用于1W至30W的各種LED照明和射燈應(yīng)用，包括E27、PAR30、PAR38等?；赑T4201的隔離式光耦反饋的高亮度LED驅(qū)動系統(tǒng)具有恒流精度高、外圍電路簡單、無閃爍和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外部電阻精確設(shè)定。同時，PT4201的前側(cè)消隱電路幫助克服外部功率器件開啟瞬間的電壓毛刺，能有效避免控制器的誤動作造成的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，包括逐周期過流保護(hù)(OCP)、VDD過壓保護(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)載短路時損壞系統(tǒng)。

PT4201提供SOT-23-6封裝，引腳排列見圖1。

圖1 PT4201引腳排列

PT4201基本功能描述

PT4201集成了多種增強(qiáng)功能，并以其極低的啟動和工作電流、多重保護(hù)功能為小功率LED照明驅(qū)動提供性能優(yōu)良可靠的低成本解決方案。

啟動及UVLO：

PT4201通過一個連接到高壓線上的電阻Rstart對連接在Vdd腳上的電容Chold充電實(shí)現(xiàn)啟動。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)到芯片啟動電壓VDD-ON之后 PT4201開始工作，工作之后流進(jìn)Vdd電流增加，由輔助繞組開始對芯片進(jìn)行供電。

優(yōu)化設(shè)計(jì)的啟動電路使PT4201啟動之前VDD只消耗極低的電流，這樣可以選用比較大的啟動電阻Rstart從而改善整機(jī)效率。對于一般的通用輸入范圍的應(yīng)用，一個2Mohm，1/8W的電阻和一個10uF/50V的電容可以組成一個簡單可靠的啟動電路(圖2)。

圖2 PT4201啟動電路

電流反饋及PWM控制：

PT4201采用光耦檢測輸出LED串的電流并通過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，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開路：

LED負(fù)載開路時，流過穩(wěn)壓管的電流在電阻R1和R2上產(chǎn)生一個