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基于PT4201控制芯片的离线式LED射灯设计方案

  VDD过压保护

  当系统发生严重故障时,例如对于光耦开路或者反馈开路的情况,光耦输出电流接近零致使FB端电压上升。FB电压上升将会使PT4201工作在过流保护状态,因为有多余的电流供给负载,如果超出了负载所需电流大小会使输出电压迅速爬升。由于辅助绕组的电压与输出电压成一定的比例,输出电压升高引起辅助绕组电压升高进而使VDD电压升高,当PT4201检测到VDD引脚电压达到过压保护点时会关闭PWM.当OVP被触发时由于没有能量供给负载及辅助绕组,VDD电压和输出电压下降,当降低到OVP解除电压时将重新开启正常工作。这时如果故障解除则正常工作,如果故障依然存在将重新进入OVP保护状态(图6)。

基于PT4201控制芯片的离线式LED射灯设计方案

  图6VDD过压保护

  OUT输出驱动:

  PT4201的OUT脚用来驱动功率MOSFET的栅极。优化设计图腾柱形式输出的驱动能力使驱动强度和EMI得到良好的折衷。同时,OUT的输出高电位被限制到了18V,从而可以保护由于VDD升高可能对MOSFET造成的损伤。内部OUT和GND之间有一个电阻,可以在芯片不工作时将外部MOSFET的栅极可靠置为0电位。

  PT4201的E273W离线式射灯设计方案

  PT4201的E273W离线式射灯设计方案应用线路是典型的反激式的拓扑结构,采用副边反馈(即光耦反馈),以提高输出电流精度。相比于原边反馈电路电流精度+-5%,副边反馈的电路精度在+-2%以内,成本只增加了0.3RMB,但却给大批量生产时提供了便利。

基于PT4201控制芯片的离线式LED射灯设计方案

  图7PT4201的E273W离线式射灯电路图

  3WE27的应用一般负载接3颗1W的LED,每颗LED的VF在3.4V+-0.2V左右。一般电流为300mA-350mA.工作原理如图7所示,AC85V-265V交流电输入,通过L1(相当于一个保险丝,抗浪涌)后接入整流桥,从整流桥出来的电压大约为1.4XVin,电流1A左右。C1是一个滤波电容,电容值的选择大约是负载功率的1-3倍即可,此处3W的应用采用4.7uF的电容,如选择太小的会导致纹波大,选择太大的空间又不允许。PT4201的VDD端一开始由R4降压后供电,18V启动,启动之后就通过变压器辅助绕组供电,电压在9-27V之间。R1、C3和D2是一个RCD吸收回路,用来吸收Q1开关时产生的尖峰。减小R1,可以提高吸收效果,但是会导致系统效率降低,建议采用折衷的方式。PT4201的RI端所接电阻R7是用来设定开关频率的,此处把频率设定在65kHz.PT4201的CS端连接采样电阻R8、R9,设置电流。变压器是一个重要的部件,采用反激式的拓扑结构,当Q1关断时,变压器5、6断导通,D1的耐压为变压器输入电压/匝数比+变压器输出电压。当Q1开时,变压器1、2端有电流,3、4、5、6端截止,D1的耐压为变压器输出电压X匝数比+变压器输入电压。D1、T1、Q1是影响效率的关键,D1反向耐压与T1匝数比互相牵制。电路右边SR1100是一个肖特基二极管或者可采用快恢复二极管整流。当空载时,R3是一个限流电阻,限制这条支路上的电流在10mA,D4在这里选用12V稳压管,起到一个整流限压的作用,在空载时才工作,R2是一个分流电阻,R2上流过的电流为10mA,R2左端的电压为1V.带负载时,R6两端的电压为1V左右,通过选择电阻值不同调节输出电流,这是1X3W的应用,工作电流设定在300mA左右。U2是光耦,当R6上的电流变大时,发光二极管上的电流变大,光敏电阻感应到之后,反馈电流到PT4201FB端,FB端电压变小,PT4201通过调整占空比来使能量降低,随之降低R6上的电流。由于是从输出端采样电流反馈到芯片,这样的副边反馈,实时对电流进行微调,提高了输出电流的精度。

基于PT4201控制芯片的离线式LED射灯设计方案

  图83WE27方案的照片,体积很小,放入E27灯头绰绰有余

  改变这个方案的部分设计数据,可以设计5W、7W、12W的各种方案,工作原理雷同。由于5W-12W的应用空间较大,所以允许在3W的基础上加上一些辅助电路。如增加抗雷击器件、可以提高EMC的共轭电感、PFC、∏滤波器等等,以提高整个电路过EMC的能力、工作效率、PFC.

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