基于PT4201控制芯片的離線式LED射燈設計方案

LED照明以其高節能、長壽命、利環保的特點成為大家廣為關注的焦點。國內許多地方已經有應用于功能性照明領域的成功案例。我國半導體照明應用技術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、汽車燈等方面被應用廣泛。一些傳統照明企業開始投資轉型LED燈具。LED室內照明和應用技術上正在突飛猛進。室內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較大的市場份額。

　　室內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、Gu10LED射燈需要AC直接變換成DC的LED恒流源，才能驅動高亮度LED光源發光。目前還不能提供單個SoC的集成電路產品，大多數是采用原邊或副邊反饋的開關電源方案。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動方案，輸出電流精度可達+-2%.

　　可用于副邊反饋的反激式恒流驅動方案的驅動IC很多，本文將詳細介紹基于PT4201控制芯片的離線式LED射燈設計技術。

　　1W-30W離線式高亮度LED驅動控制器PT4201

　　PT4201是一款工作于電流模式、可驅動1W至30W照明或射燈的高亮度LED驅動控制器，適用于1W至30W的各種LED照明和射燈應用，包括E27、PAR30、PAR38等。基于PT4201的隔離式光耦反饋的高亮度LED驅動系統具有恒流精度高、外圍電路簡單、無閃爍和EMI輻射低的顯著優點。在正常工作狀態下控制器的振蕩頻率可以通過外部電阻精確設定。同時，PT4201的前側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。內部集成的電流斜率補償功能提高了系統穩定性。

　　PT4201提供完善的保護功能以提高LED照明系統的可靠性，包括逐周期過流保護(OCP)、VDD過壓保護(OVP)以及VDD欠壓保護(UVLO)等。OUT輸出脈沖高電壓被嵌制在18V保護外部功率MOS.短路保護功能防止LED負載短路時損壞系統。

　　PT4201提供SOT-23-6封裝，引腳排列見圖1.

　　圖1PT4201引腳排列

　　PT4201基本功能描述

　　PT4201集成了多種增強功能，并以其極低的啟動和工作電流、多重保護功能為小功率LED照明驅動提供性能優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充電實現啟動。在上電之初，Chold電容上的電壓為0，PT4201處于關斷狀態，從Rstart上流下的電流對Chold進行充電從而使Vdd電壓升高，當Vdd腳電壓達到芯片啟動電壓VDD-ON之后PT4201開始工作，工作之后流進Vdd電流增加，由輔助繞組開始對芯片進行供電。

　　優化設計的啟動電路使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從而改善整機效率。對于一般的通用輸入范圍的應用，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2PT4201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到輸出電流控制目的。如圖3所示，當LED電流達到設定值時，LED電流在采樣電阻R2上的壓降達到光耦發光管導通電壓，發光管導通使FB電壓下降，PT4201根據FB電壓的大小改變輸出脈沖占空比實現恒定電流輸出。

　　圖3光耦電路

　　LED開路：

　　LED負載開路時，流過穩壓管的電流在電阻R1和R2上產生一個壓降使光耦發光管被打開，使PT4201的FB降低。當FB降低到一定程度時PT4201進入突發模式，整個系統進入低功耗模式。因此LED燈開路是安全的。

　　LED短路及采樣電阻短路保護：