基于PT4201控制芯片的離線式LED射燈設(shè)計(jì)方案

　　工作頻率設(shè)定：

　　PT4201的Rosc引腳為設(shè)定PWM頻率提供了方便，用一個(gè)電阻接在Rosc引腳和GND之間可以對(duì)PWM頻率進(jìn)行設(shè)定(圖4)。PWM頻率與設(shè)定電阻之間的關(guān)系遵循以下關(guān)系：Fosc=6500/Rosc.FOSC單位KHz，Rosc單位Kohm.

　　圖4工作頻率設(shè)定

　　PT4201在正常工作時(shí)會(huì)周期性地改變PWM工作頻率進(jìn)行頻率抖動(dòng)，周期性改變的頻率把EMI傳導(dǎo)干擾擴(kuò)展到更寬的頻譜范圍內(nèi)從而降低了傳導(dǎo)段的EMI干擾。

　　電流采樣以及前沿消隱：

　　PT4201的CS引腳的功能之一是采樣外部MOSFET電流進(jìn)行電流斜率補(bǔ)償；二是提供逐周期的MOSFET過(guò)流保護(hù)功能。PT4201通過(guò)采樣與功率MOSFET串聯(lián)的采樣電阻來(lái)采樣流過(guò)MOSFET的電流，流過(guò)MOSFET的電流在采樣電阻Rcs上轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，CS上電壓和FB電壓共同決定了PWM脈沖占空比。

　　在PWM每個(gè)導(dǎo)通周期當(dāng)CS引腳的電壓超過(guò)內(nèi)部門(mén)限電壓時(shí)MOSFET將立即被關(guān)掉防止過(guò)流對(duì)器件的損傷。過(guò)流門(mén)限電壓與MOSFET的電流可由以下關(guān)系確定：IOC=Voc/Rcs

　　其中IOC為MOSFET電流，Voc為過(guò)流門(mén)限電壓，Rcs為采樣電阻大小。內(nèi)部過(guò)流的門(mén)限值與PWM占空比大小有關(guān)，當(dāng)PWM占空比為0時(shí)，過(guò)流門(mén)限值為0.80V.

　　圖5省略RC濾波器

　　由于變壓器副繞組整流電路反向恢復(fù)時(shí)間以及初級(jí)繞組寄生電容等因素影響，在每一個(gè)PWM周期開(kāi)啟瞬間會(huì)在采樣電阻上產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的尖峰電壓。為此PT4201會(huì)在MOSFET開(kāi)啟后屏蔽CS采樣輸入一段時(shí)間TBLK，在這段時(shí)間內(nèi)，過(guò)流保護(hù)被關(guān)閉不會(huì)關(guān)掉外部MOSFET.這樣可以避免MOSFET開(kāi)啟瞬間在采樣電阻上產(chǎn)生的電壓毛刺而造成誤動(dòng)作。PT4201提供的這種功能可以省去電流采樣電路所需的RC濾波器(圖5)?！　DD過(guò)壓保護(hù)

　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，例如對(duì)于光耦開(kāi)路或者反饋開(kāi)路的情況，光耦輸出電流接近零致使FB端電壓上升。FB電壓上升將會(huì)使PT4201工作在過(guò)流保護(hù)狀態(tài)，因?yàn)橛卸嘤嗟碾娏鞴┙o負(fù)載，如果超出了負(fù)載所需電流大小會(huì)使輸出電壓迅速爬升。由于輔助繞組的電壓與輸出電壓成一定的比例，輸出電壓升高引起輔助繞組電壓升高進(jìn)而使VDD電壓升高，當(dāng)PT4201檢測(cè)到VDD引腳電壓達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)會(huì)關(guān)閉PWM.當(dāng)OVP被觸發(fā)時(shí)由于沒(méi)有能量供給負(fù)載及輔助繞組，VDD電壓和輸出電壓下降，當(dāng)降低到OVP解除電壓時(shí)將重新開(kāi)啟正常工作。這時(shí)如果故障解除則正常工作，如果故障依然存在將重新進(jìn)入OVP保護(hù)狀態(tài)(圖6)。

　　圖6VDD過(guò)壓保護(hù)

　　OUT輸出驅(qū)動(dòng)：

　　PT4201的OUT腳用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的柵極。優(yōu)化設(shè)計(jì)圖騰柱形式輸出的驅(qū)動(dòng)能力使驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度和EMI得到良好的折衷。同時(shí)，OUT的輸出高電位被限制到了18V，從而可以保護(hù)由于VDD升高可能對(duì)MOSFET造成的損傷。內(nèi)部OUT和GND之間有一個(gè)電阻，可以在芯片不工作時(shí)將外部MOSFET的柵極可靠置為0電位。

　　PT4201的E273W離線式射燈設(shè)計(jì)方案

　　PT4201的E273W離線式射燈設(shè)計(jì)方案應(yīng)用線路是典型的反激式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用副邊反饋(即光耦反饋)，以提高輸出電流精度。相比于原邊反饋電路電流精度+-5%，副邊反饋的電路精度在+-2%以內(nèi)，成本只增加了0.3RMB，但卻給大批量生產(chǎn)時(shí)提供了便利。

　　圖7PT4201的E273W離線式射燈電路圖

　　3WE27的應(yīng)用一般負(fù)載接3顆1W的LED，每顆LED的VF在3.4V+-0.2V左右。一般電流為300mA-350mA.工作原理如圖7所示，AC85V-265V交流電輸入，通過(guò)L1(相當(dāng)于一個(gè)保險(xiǎn)絲，抗浪涌)后接入整流橋，從整流橋出來(lái)的電壓大約為1.4XVin，電流1A左右。C1是一個(gè)濾波電容，電容值的選擇大約是負(fù)載功率的1-3倍即可，此處3W的應(yīng)用采用4.7uF的電容，如選擇太小的會(huì)導(dǎo)致紋波大，選擇太大的空間又不允許。PT4201的VDD端一開(kāi)始由R4降壓后供電，18V啟動(dòng)，啟動(dòng)之后就通過(guò)變壓器輔助繞組供電，電壓在9-27V之間。R1、C3和D2是一個(gè)RCD吸收回路，用來(lái)吸收Q1開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的尖峰。減小R1，可以提高吸收效果，但是會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)效率降低，建議采用折衷的方式。PT4201的RI端所接電阻R7是用來(lái)設(shè)定開(kāi)關(guān)頻率的，此處把頻率設(shè)定在65kHz.PT4201的CS端連接采樣電阻R8、R9，設(shè)置電流。變壓器是一個(gè)重要的部件，采用反激式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器5、6斷導(dǎo)