LED日光燈設(shè)計(jì)方案
5.降壓穩(wěn)壓電路
給PT4107供電的電路是倍容式紋波濾波器(圖8),具有電容倍增式低通濾波器和串聯(lián)穩(wěn)壓調(diào)整器雙重作用。在射極輸出器的基極到地接一個電容C4,由于基極電流只有射極電流的1/(1+β), 相當(dāng)于在發(fā)射極接了一個容值為(1+β)C4的大電容,這就是電容倍增式濾波器的原理。如果在基極到地之間再連接一個齊納二極管,就是一個簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓器,該電路能有效地消除高頻開關(guān)紋波。請注意,T1要選擇雙極型晶體管的Vbceo500V,Ic=100mA。穩(wěn)壓二極管D4要用20V、1/4W任何型號的小功率穩(wěn)壓管。
6.鎮(zhèn)流功率電感
鎮(zhèn)流功率電感L3與Q1 MOS管,以及R6、R7、R8、R9并聯(lián)的電流采樣電阻,是此電路恒流輸出的三大關(guān)鍵元件。鎮(zhèn)流功率電感L3要求Q值高、飽和電流大、電阻小。標(biāo)稱3.9mH 的電感,在40kHz~100kHz頻率范圍里Q值應(yīng)大于90。設(shè)計(jì)時要選用飽和電流是正常工作電流2倍的功率電感。本電路設(shè)計(jì)輸出電流250mA,因此選500mA。選用功率電感的繞線電阻要小于2Ω、居里溫度大于400 oC的優(yōu)質(zhì)功率電感。一旦電感發(fā)生飽和,MOS管、LED光源、PWM控制芯片就會瞬間燒毀。建議使用高導(dǎo)磁率微晶材料的功率電感,它可以確保恒流源長期安全可靠地工作。
L3電感要選用EE13磁芯的磁路閉合電感器,或高度低一點(diǎn)的EPC13磁芯(圖9)?,F(xiàn)在LED日光燈大多數(shù)選用半鋁半PV塑料的燈管,以幫助LED光源散熱。工字磁芯電感器的磁路是開放的,當(dāng)使用工字磁芯電感器的電源驅(qū)動板進(jìn)入半鋁半PV塑料燈管時,由于金屬鋁能使其磁路發(fā)生變化,往往會使已調(diào)試好的電源驅(qū)動板輸出電流變小。
7.續(xù)流二極管
續(xù)流二極管D5一定要選用快速恢復(fù)二極管,它要跟上MOS管的開關(guān)周期。如果在此使用1N4007,那么在工作時會燒毀的。此外,續(xù)流二極管通過的電流應(yīng)是LED光源負(fù)載電流的1.5~2倍,本電路要選用1A的快速恢復(fù)二極管。
8.PT4107開關(guān)頻率設(shè)定
PT4107開關(guān)頻率的高低決定功率電感L3和輸入濾波電容器C1、C2、C3的大小。如果開關(guān)頻率高,則可選用更小體積的電感器和電容器,但Q1 MOSFET管的開關(guān)損耗也將增大,導(dǎo)致效率下降。因此,對AC 220V的電源輸入來說,50kHz~100kHz是比較適合的。PT4107開關(guān)頻率設(shè)定電阻R5計(jì)算公式如下。當(dāng)F=50kHz時,R5=500KΩ。
9.MOSFET管的選擇
MOSFET管Q1是本電路輸出的關(guān)鍵器件。首先,它的RDS(ON)要小,這樣它工作時本身的功耗就小。另外,它的耐壓要高,這樣在工作中遇到高壓浪涌不易被擊穿。
在MOSFET的每次開關(guān)過程中,采樣電阻R6~R9上將不可避免的出現(xiàn)電流尖峰。為避免這種情況發(fā)生,芯片內(nèi)部設(shè)置了400ns的采樣延遲時間。因此,傳統(tǒng)的RC濾波器可以被省去。在這段延遲時間內(nèi),比較器將失去作用,不能控制GATE引腳的輸出。
10.電流采樣電阻
電阻R6、R7、R8、R9 并聯(lián)作為采樣電阻,這樣可以減小電阻精度和溫度對輸出電流的影響,并且可以方便地改變其中一個或幾個電阻的阻值,達(dá)到修改電流的目的。建議選用千分之一精度、溫度系數(shù)為50ppm的SMD(1206) 1/4W電阻。電流采樣電阻R6~R9的總阻值設(shè)定和功率選用,要按整個電路的LED光源負(fù)載電流為依據(jù)來計(jì)算。
R(6-9)=0.275/ILED
PR(6-9)=ILED2 x R(6-9)
11.電解電容器
LED光源是一種長壽命光源,理論壽命可達(dá)50,000小時,但是,應(yīng)用電路設(shè)計(jì)不合理、電路元器件選用不當(dāng)、LED光源散熱不好,都會影響它的使用壽命。特別是在驅(qū)動電源電路里,作為AC/DC整流橋的輸出濾波器的電解電容器,它的使用壽命在5,000小時以下,這就成了制造長壽命LED燈具技術(shù)的攔路虎。本電路設(shè)計(jì)使用了C1、C2、C4、C5、C7多顆鋁電解電容器。鋁電解電容器的壽命還與使用環(huán)境溫度有很大關(guān)系,環(huán)境溫度升高電解質(zhì)的損耗加快,環(huán)境溫度每升高6 oC,電解電容器壽命就會減少一半。LED日光燈管內(nèi)溫度因空氣不易流動,如電源驅(qū)動板設(shè)計(jì)不合理,管內(nèi)溫度會比較高,電解電容器的壽命因此大打折扣。選用固態(tài)電解電容器,也許是延長壽命的好辦法之一,但導(dǎo)致成本上升。
應(yīng)用PT4107可以設(shè)計(jì)以多顆0.06W WLED光源串并聯(lián)為負(fù)載的,電壓輸入為AC 110V或AC 220V的T10、T8、T5的LED日光燈方案,以及類似應(yīng)用的吸頂燈、滿天星燈、野外照明工作燈、球泡燈等,也可設(shè)計(jì)以高亮度1W WLED光源串聯(lián)為負(fù)載的LED庭園燈、LED路燈、LED隧道燈。
2009年初日本政府為降低公共照明的碳排放,強(qiáng)制企業(yè)執(zhí)行節(jié)能減碳政策,日本辦公室節(jié)能照明需求逐漸升溫,大力推廣LED日光燈,促進(jìn)了中國LED日光燈的生產(chǎn)。因此參照本設(shè)計(jì)電路優(yōu)化設(shè)計(jì)適用AC110V的LED日光燈電路已被廣泛用于生產(chǎn)。
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