采用PT4107的全电压(AC85V~245V)20W LED日光灯其电路由抗浪涌保护、EMC滤波、全桥整流、无源功率因数校正(PFC)、降压稳压、PWM驱动控制、扩流恒流等电路组成,如下图所示。
AC220V电压经1A保险丝FS1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NT(,后,送给由L1、L2和CX1组成的EMI滤波电路,如下图所示。 BD1是整流全桥,内部是4个高压硅二极管。C1、C2、R1及D1~D3组成无源功率因数校正电路。T1、D4、C4、R2—R4组成电子滤波及降压稳压电路,给U1( PT4107)供电。这个滤波器输入阻抗很高,输出阻抗很小,300V直流高压经此电路降压后向U1的⑦脚提供18V~20V的稳定电压,确保芯片在全电压范围内稳定工作,虽然该部分元件的作用与图2中的R1、C3相同,但稳定性更高,且工作时没有元件像R3那样发烫。
1.恒流输出电路
U1和功率MOS管Q1、镇流功率电感L3、续流二极管D5组成降压稳压输出电路。U1采集电流采样电阻R6~R9上的峰值电流,南内部逻辑在单周期内控制⑧脚输出信号的脉冲占空比,从而实现恒流控制。输出恒流与D5、L3的续流合并后供给LED。
改变电阻R6~R9的阻值可改变整个电路的输出电流,但D5、L3也要随之改动。 R5是芯片振荡电路的一部分,改变它可调节振荡频率。
本电路的参数是按22只0.06W的LED串联、15串并联,即共驱动330只0.06W的白光LED,每串LED的电流是17.8mA,设计输出电压为36V~80V/25()mA。在实际应用中,若要改变LED的数量,则需要对R6~R9的阻值进行调整。
值得一提的是,续流二极管D5一定要选用快恢复二极管,并且其额定电流应是LED光源负载电流的1.5~2倍。在本电路中,要选用额定电流不小于1A的快恢复二极管。如果此处选用普通二极管,如1N4001、1N4007等,则工作时会损坏。
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。由于器件的分散性,批量生产的每一块电源板的输出电流会略有不同,在生产线上可用此电位器来调整每块电源板的输出电流,以保证电源板的稳定性。
2.开关频率设定
Ul的开关频率取决于电感L3和输入滤波电容器C1、C2、C3的大小,若开关频率过高,虽然可以选用更小体积的电感和电容,但这时Q1的开关损耗也将增大,即会导致工作效率下降。
对于输人AC220V的电源来说,频率为50kHz~100kHz是比较合适的。
在图中,PT4107的开关频率可由电阻R5设定,其计算公式为:f=25000/R5(kHz),当R5=470kΩ时,f=53.2kHz。
3.无源功率因数校正电路
市电经普通的桥式整流后输出的电流是脉动直流,即电流不连续,谐波失真大,功率因数低。因此,在图5中设有低成本的无源功率因数补偿电路,这个电路叫做平衡半桥补偿电路,C1和D1组成半桥的一臂,C2和D2组成半桥的另一臂,D3和R组成充电连接通路,利用填谷原理进行补偿。滤波电容Cl和C2相串联,电容上的电压最高充到输入电压的一半(VAC/2),一旦线电压降到VAC/2以下,二极管D1和D2就会被正向偏置,这样使Cl和C2开始并联放电。
这样一来,正半周输入电流的导通角从原来的750~1050上升到300~150°:负半周输入电流的导通角从原来的2550~2850上升到2100~3300,如下图所示。与D3串联的电阻R有助于平滑输入电流尖峰,具有浪涌缓冲和限流功能,还可以通过限制流人电容C1和C2的电流来改善功率因数。采用这个电路后,系统的功率因数从0.6提高到0.89。
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