PT4107_DB03全电压20W日光灯开关恒流源的特性及原理
基本特性
交流非隔离式高频开关降压恒流模式
交流85～245V，50～60Hz工作范围
串联充电、并联放电无源功率因数校正
可内置于28毫米灯管里安装
工作环境温度0～75oC
满足IEC61000-3-2：2001要求
电路原理图和实物照片
电路见图 1，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，工作原理见本公司《用 PT4107 设计 LED 日光灯的优化方法》一文。PWM 控制芯片 U1 和功率 MOS 管 Q1、镇流电感 L3、续流二极管 D5组成 Buck 降压变换，U1 采集传感电阻 R6～R9 上的峰值电流，由内部逻辑控制 GATE 脚信号的脉冲占空比进行恒流控制。芯片由 T1、D4、C4、R2～R4 组成的电子滤波器降压后供电，这个滤波器内阻很高，输出阻抗很小，能提供约 16V 稳定电压，确保芯片在全电压范围里稳定工作。R5 是芯片振荡电路的一部分，改变它会调节振荡频率。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。本电路的参数是为22个LED串联，15串并联，驱动330个60毫瓦的白光LED设计的，每串的电流是17.8毫安。
图2是恒流源的实际照片，33个元件安装在235×25×0.8 毫米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28毫米的灯管之中。
电气参数和 BOM
这个恒流源的主要电气参数如表1，表中的参数是在CCM模式下测试得到的。它是针对85～245V交流电源设计的，实际上能在更宽的电压范围里工作，如60～270V，但输出电流会发生变化。驱动不同厂商的LED输出电压会略有变化，这是LED的正向压降不同而造成的，不会影响恒流精度。改变振荡频率和元件参数会使电路改变工作状态，例如降低频率或减小L3的电感量会使电路进入DCM模式，这时电路的电气参数就会改变。电路的元器件在成本和可靠性方面作了折中，元器件的数目已减到最低程度。表2是详细的材料表，为了保证质量，尽量选用推荐产商的元器件。
测试波形
图 3 是电子滤波器 T1 发射极的波形，输出电压是直流 16V，输入电压在在 70V～245V范围里，这个电压是稳定不变的。
图 3：基极电压
图 4 是 MOS 管栅极的波形，这是典型的门驱动脉冲波形，频率基本是固定的，脉冲的占空比随着负载电流和输入电压变化。当负载固定时，输入电压降低占空比增大，最低工作电压下的占空比是 0.48。脉冲幅度是固定 14.8V,不应该随输入电压升高而增加。测量中可看到脉冲在水平方向抖动，这并不是故障，而是为了降低 EMI 在芯片里增加了扩频功能。
评论