PT4205

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PT4205 MR16 应用说明 

1. MR16 可用于生产Demo照片：图一 

图一A：MR16 产品实物照片                 B:可直接用于生产的MR16 Demo 

2. 电原理图和BOM 

图2是驱动3颗1W白光LED的电原理图，它是12～24V电压范围里交直流两用的，D1～D4组成整流桥，这个桥有两个功能，在输入是交流电源的时候，把交流整流成直流；在输入是直流电源的时候，起极性转换作用，无论输入电源的极性如何，都能保证电路正常工作。CIN是滤波电容，把脉动直流变换成平滑的直流。RS是取样电阻，它决定恒流源的绝对精度。L是镇流电感，把100KHz的脉冲电流变换成三角波电流，L的电感量会影响工作电压范围内恒流源的稳定性。D5是续流二极管，在芯片内部MOS管处于截止状态时为储存在电感中的电流提供放电回路。由于工作在高频脉冲状态，D5应选用正向压降小，恢复速度快的肖特基二极管。芯片的DIM端可外接PWM脉冲或直流电压调光，也可以接热敏电阻作辅助温度控制和自动亮度控制。如果不用这些功能，DIM端口悬空。  

图2：PT4205驱动3颗1W白光LED的电原理图 

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元器件表 

 D1～D4 C1，C3 RS 

名称 肖特基二极管 电解电容 金属膜电阻 

型号 SS14 220uF/25V 

0.57Ω/0.1W（350mA） 0.27Ω/0.1W（700mA） 

D5 IC 

3． 调试细则 

当进行测试时，需要一台配备电流探头的示波器和一台功率分析仪。模块焊接无误后，首先测量VIN端的电压，工频交流输入时，负载空载，VIN是输入电压的1.4倍，有载时是1.2倍。高频交流输入（电子变压器）时，VIN是高频脉冲的整流后的有效值，此值与高频脉冲的占空比有关。例如PHILIPS 220v‐12v电子变压器，输出端的脉冲约30p‐p，通过整流后VIN电压只有11V，因为脉冲占空比约0.3。直流输入时，VIN比输入电压低0.3V（肖特基整流管）。然后可以接上负载测量SW端的波形和流过负载的电流。电路工作的正常标志时PT4205的SW脚有开关脉冲波形，流过LED的电流是充放电状态的三角波，它的平均值是LED的工作电流，即模块的恒流值。调整RS的值可以改变恒流值，它决定一批产品的绝对精度，建议RS的最低精度不要小于百分之一。在表1所示的工作电压范围里，如果恒流精度低于10%，建议采用电感量更大的功率电感。  

图3是MR16模块实测波形，输入直流12V，SW脚脉冲幅度约11V，频率531KHz，恒流值332mA。在/SW方波脉冲正半周时，芯片内置MOS管导通，输入电压通过RS、LED给电感充电；负半周时，芯片内置MOS管截止，电感中的电流通过D5放电。放电电流波形呈锯齿形。为了减小EMI，PT4205工作在扩频模式，振荡频率随着负载电流增大而降低。  

肖特基二极管 恒流源芯片 

SS14 PT4205 

ONSEMI 华润矽威 生产厂商 ONSEMI 宏一 （GRP） SAMSUNG 

fsw=531KHz图3：PM101恒流源模块 /SW、ILED信号实测波形 

图4是PM301模块实测波形，输入直流12V，SW脚脉冲幅度约11V，频率406.5KHz，恒流值349mA。虽

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fsw=406.5KHz11VP-P

然恒流值与PM101相近，但由于负载功率增大了2倍，/SW脉冲的占空比增大，频率降低。 

/sw (电压波形）

ILED

平均电流

478mA

194mA

PM301

图4：PM301恒流源模块 /SW、ILED信号实测波形 

图5是PM103模块实测波形，输入直流12V，SW脚脉冲幅度约10.4V，频率378KHz，恒流值670mA。虽然功率与PM301相近，但由于负载电流增大了近1倍，/SW脉冲的占空比进一步增大，频率也进一步降低。 在大规模生产时，要严格控制RS的精度，L的磁饱电流和电感量。如果选用的元器件参数正确，品质合格，在生产线上极少出质量问题。  

fsw=378KHz 

图5：PM103恒流源模块 /SW、ILED信号实测波形 

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4． 采样电阻和镇流电感的选择 

采样电阻RS应选用0805的金属膜电阻，电阻的阻值与负载电流有关，工程上用下列公式计算： 

例如，负载是2颗1W的白光LED，查得工作电流是350毫安，采样电阻得值是：Rs=0.2/0.35=0.57ohm 选用R24系列的0.57欧姆，计算恒流值为350毫安。  

镇流电感的选择 

电感是这个电路中的关键元件，合格的电感能保证恒流源在宽的工作电压下有相对稳定的恒流值。影响电感质量的重要因素是磁性材料，建议采用锰锌4000，居里点400的磁性。磁性电感的最大缺点是很容易产生硬饱和，这在用户的设计中经常发生。一旦发生磁饱和后果往往是灾难性的，会瞬间烧坏芯片或LED。因而，推荐按表3数值选择电感，尤其注意电感的饱和电流一定要不小于表3中的值.一般饱和电流小的电感铜线较细，Q值也较小，这种电感即是没发生磁饱和稳流效果也会很差。            表3：电感L选择表 

负载电流  ILED (mA) < 400 400~800 800~1200 

整流二极管的选择  

饱和电流 IMO (A) > 0.6 > 1.2 > 1.8 

电感量 （uH） 68~100 47~68 33~47 

Q值 (100KHz) > 40 > 40 > 40 

󰂙 目前市面上MR16射灯的最大输出电流通常设置为350mA‐900mA之间。  

󰂙 由于MR16的驱动板空间有限，通常建议选用体积小、导通压降低的肖特基二极管（1A，40V）搭

建整流桥，推荐型号为MBRS140/SS14，其封装体积较小，300mV左右的导通压降有利于最大可能的提高转换效率。  

󰂙 但是如果输入输出压差超过8‐10V以上时，从散热的角度以及保证系统能够长时间稳定工作的方

面考虑，则应选择体积稍大散热条件较好的SS14产品，SS14在成本方面也有优势，但是其导通压降大约在500mV左右。成本和转换效率就看您如何取舍了。  

5．使用高频电子变压器作输入电源的问题 

高频电子变压器是把工频交流高频交流的转换器，如图6所示。它具有体积小，价格便宜的优点，常用于卤素射灯的电源。由于卤素灯的钨丝热惰性很大，对电压降和电压波形的变化不敏感，用电子变压器供电能正常工作。LED是电子器件，反映速度快，有正向压降，V/I特性呈指数曲线等特性，高频电子变压器作LED输入电源会面临一些技术问题。首先是有一些厂家的电子变压器采用间歇振荡的方式进行‐AC‐AC变换，输出的电压波形不是正弦波，而是不连续的脉冲波形，有的还伴有寄生振荡，如图7所示，这种电源有下面问题： （1）内阻很大。 

（2）整流后不是平滑的直流。 （3）存在较大的EMI。 

（4）不同品牌电子变压器产品对于LED驱动模块的输出波形不一致。   

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对于第（1）点，用示波器测试电子变压器的空载输出电压，如图7所示脉冲幅度的峰峰值很大，交流12V标称输出端的间歇脉冲有35～50V。接上负载后，会降到30V左右，而且输出电压会随着负载电流而变化。全波整流后有效直流电压会降到11V以下，驱动3颗串联的LED就会点不亮。在现有的条件下，不少客户采用输出采用LED*4（2串2并）的方式来增强适应性。  

对于第（2）点，由于是间歇振荡结构，整流后电流不是连续的，LED会产生闪烁现象。图8上边的波形是电子变压器接在PT4205 MR16上全波整流后的电压波形，有7.5V的纹波，纹波宽度等于间歇振荡频率的周期，有几到几十毫秒。不同厂家的产品频率会有差异。下边的波形是用电流环测量流过LED的电流，可以看出是不连续的。  

我们同时选择了PT4201+PT4205（适配器+MR16 DEMO）的应用组合进行EMI测试，测试结果如下： 

对于EMI有一定要求的客户不妨考虑一下上面的应用组合。  

对于第（4）点，由于参数和轻载保护功能等因素均不一致，不同品牌型号的电子变压器对于非阻性负载（卤素灯为阻性负载），输出电压也会存在较大差异，如果电子变压器结构不能够做变动，还是给MR16 LED模组全面替代卤素灯带来了挑战。  

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请勿使用三用表的交流电压档直接测量高频电子变压器的输出电压，因为三用表的交流频响低于1KHz，测量的结果没有参考价值。 

图6：卤素射灯专用高频电子变压器 

图7：电子变压器输出的交流波形 

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图8：用电子变压器后驱动LED的电压和电流 

6． PCB注意事项 

PT4205是工作在几百千赫高频下的功率器件，PCB设计要注意电流容量，散热和EMI三项事宜。首先要注意PCB板上的铜箔厚度和过孔的直径和数量。推荐按照2.5A／cm2的规范设计电流回路的有效截面积，因而D1～D4、RS、LED、L、SW、D5这些节点的PCB铜箔宽度不小于3毫米，并镀锡加筋，金属化过孔过孔直径不小于0.3毫米，用4孔并联，用焊锡填充。 

MR16射灯的灯座中，空间小，散热条件差，要挖掘一切潜力保证散热。芯片的Exposed pad要可靠地焊接在PCB铺铜上减小热阻，协助散热，并且用多个金属化过孔连接起来。当输入电压减去LED压降后的电压大于12v时，不适于安装在MR16灯座中。 

PT4205的开关频率在1MHz以下，芯片在扩频模式下工作，设计中已经考虑到EMI，PCB设计中用滤波和屏蔽手段可进一步减小EMI。  注意事项 

PT4205是40伏的CMOS工艺制造的，电子功率器件要安全可靠地工作，需要留有足够的冗余度，不推荐在高于AC25v和DC30v和电源电压波动大于15v的环境中使用。 

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