日光燈作為一種光亮柔和而有效的光源在全世界廣受歡迎，無論是在家居、商店、辦公室、學校、超市、醫院、劇場，還是在商業冰櫃、廣告燈箱、地鐵、人行隧道、人防工程、夜市燈飾照明等，只要需要照明的地方均可見到日光燈。
傳統的螢光日光燈其電源的利用率並不理想：附加鎮流器功耗較大，開啟時需要輔助高壓；日光燈管內建的水銀在廢棄時無法處理，成為汙染環境的公害。日光燈管的螢光粉在充入日光燈管過程中，含有較多量的汞（水銀），因此日光燈管破裂後，跑出來的水銀蒸氣對人體的危害較大。
權威資料顯示：汞蒸氣達0.04至3毫克時會使人在2至3月內慢性中毒，達1.
2至8.5毫克時會誘發急性汞中毒，如若其量達到20毫克，會直接導致動物死亡。
作為***新型節能光源，led光源誕生之時即被用來做各類燈具的發光光源。0.06w的白光led草帽燈、食人魚是最早被用在led日光燈的發光燈條上的。
每個led日光燈管使用數量不等，約280-360顆。現在新一代的led日光燈發光燈條使用從0.06w到1w、顯色為純白、青白、暖白、冷白的貼片led平面光源。
節能省電是led日光燈的最大特點。以t8日光燈為例，標稱36w的螢光日光燈（cfl），其附加鎮流器耗電8w,工作時實際耗電44w,照亮流明為420lm,使用壽命3千小時。而同樣規格的led日光燈，工作時實際耗電僅16w,照亮流明為550lm,使用壽命可達3萬小時。
pwm led驅動控制器pt4107
led日光燈的led燈條電源驅動方案有很多種，目前非隔離方案因其效率高而佔主流，而用pwm led驅動控制器來做led日光燈驅動電源的又佔絕大多數。
pt4107是乙個典型的pwm led驅動控制器，其內部拓撲結構如圖1.
pt4107是一款高壓降壓式pwm led驅動控制器，通過外部電阻和內部的齊納二極體，可以將經過整流的110v或220v交流電壓箝位於20v.當vin上的電壓超過欠壓閉鎖閾值18v後，晶元開始工作，按照峰值電流控制的模式來驅動外部的mosfet.在外部mosfet 的源端和地之間接有電流取樣電阻，該電阻上的電壓直接傳遞到pt4107晶元的cs端。
當cs端電壓超過內部的電流取樣閾值電壓後，gate端的驅動訊號終止，外部mosfet關斷。閾值電壓可以由內部設定，或者通過在ld端施加電壓來控制。如果要求軟啟動，可以在ld端併聯電容，以得到需要的電壓上公升速度，並和led電流上公升速度相一致。
pt4107的主要技術特點：從18v到450v的寬電壓輸入範圍，恆流輸出；採用頻率抖動減少電磁干擾，利用隨機源來調製振盪頻率，這樣可以擴充套件音訊能量譜，擴充套件後的能量譜可以有效減小帶內電磁干擾，降低系統級設計難度；可用線性及pwm調光，支援上百個0.06w led的驅動應用，工作頻率25khz-300khz,可通過外部電阻來設定。
pt4107封裝如圖2,各引腳功能如下：
1、gnd 晶元接地端；
2、cs led峰值電流取樣輸入端；
3、ld 線性調光接入端；
4、ri 振盪電阻接入端；
5、rotp 過溫保護設定端；
6、pwmd pwm調光兼使能輸入端，晶元內部有100k上拉電阻；
7、vin 晶元電源端；
8、gate 驅動外掛程式mosfet柵極；
設計全電壓20w日光燈開關恆流源
以ac 85v~245v全電壓輸入為例，採用pt4107 pwm led驅動控制器來做led日光燈驅動電源的主晶元，設計乙個比較理想的應用電路方案（圖3）。該方案由全電路由抗浪湧保護、emc濾波、全橋整流、無源功率因素校正（pfc）、降壓穩壓器、pwm led驅動控制器、擴流恆流電路組成。
按此理念，設計成的全電壓20w日光燈開關恆流源電原理圖如圖4所示。從ac 220v看進去，交流市電入口接有1a保險絲fs1和抗浪湧負溫度係數熱敏電阻ntc,之後是emi濾波器，由l1、l2和cx1組成。bd1是整流全橋，內部是4個高壓矽二極體。
c1、c2、r1、d1~d3組成無源功率因數校正電路。pt4107晶元由t1、d4、c4、r2~r4組成的電子濾波器降壓穩壓後供電，這個濾波器輸入阻抗很高，輸出阻抗很小，整流後近300v直流高壓經此三極體降壓向pt4107 vin提供約18~20v穩定電壓，確保晶元在全電壓範圍裡穩定工作。
這個電路不像先前方案的電阻降壓電路那樣耗能而發燙。pwm控制晶元u1（pt4107）和功率mos管q1、鎮流功率電感l3、續流二極體d5組成降壓穩壓電路，u1採集電流取樣電阻r6~r9上的峰值電流，由內部邏輯在單週期內控制gate腳訊號的脈衝占空比進行恆流控制。輸出恆流與d5、l3的續流電路合併向led光源恆流供電，改變電阻r6~r9的阻值可改變整個電路的輸出電流，但d5、l3也要隨之改動。
r5是晶元振盪電路的一部分，改變它可調節振盪頻率。電位器rt在本電路中不是用來調光，而是用來微調恆流源的電流，使電路達到設計功率。由於器件的分散性，批量生產時每一塊電源板的輸出電流會略有不同，在生產線上可用此電位器來調整每塊電源板的輸出電流。
為保證已調好電源板的穩定性，一定要選用渦輪渦杆微調電位器，並在調好後滴膠固封。
本電路的引數是按每串22個0.06w led,共15串並聯，驅動330個60毫瓦的白光led負載設計的，每串的電流是17.8毫安，設計輸出為36-80v/25oma.
如果改變led數量，則需修正r6~r9的引數。
pcb板的排列是做好產品的關鍵，因此pcb板的走線要按電力電子規範要求來設計。本電路可用於t10、t8日光燈管，因兩管空間大小不同，二塊pcb板的寬度將不同，需要降低所有零件的高度，以便放入t10、t8燈管。圖5是t10恆流源板的實物**，33個元件安裝在235×25×0.
8公釐的環氧單面印製板上。
關鍵的設計和考慮因素
1、抗浪湧的ntc.
抗浪湧的ntc選用300ω/0.3a熱敏電阻，如改變此方案的輸出，比如增大電流，則ntc的電流也要選大一些，以免過流自發熱。
2、emc濾波
在交流電源輸入端，一般需要增加由共軛電感、x電容和y電容組成的濾波器，以增加整個電路抗emi的效果，濾除掉傳導干擾訊號和輻射雜訊。本電路採用共軛電感加x電容器的簡潔方式，主要還是出於整體成本的考慮，本著夠用就好的設計原則。x電容器應標有安全認證標誌和耐壓ac275v字樣，其真正的直流耐壓在2,000v以上，外觀多為橙色或藍色。
共軛電感是繞在同乙個磁芯上的兩個電感量相同的電感，主要用來抑制共模干擾，電感量在10~30mh範圍內選取。為縮小體積和提高濾波效果，優先選用高導磁率微晶材料磁芯製作的產品，電感量應盡量選較大的值。使用二個相同電感替代乙個共軛電感也是乙個降低成本的方法。
3、全橋整流
全橋整流器bd1主要進行ac/dc變換，因此需要給予1.5係數的安全餘量，建議選用600v/1a.
4、無源pfc
普通的橋式整流器整流後輸出的電流是脈動直流，電流不連續，諧波失真大，功率因數低，因此需要增加低成本的無源功率因數補償電路，如圖6所示。這個電路叫做平衡半橋補償電路，c1和d1組成半橋的一臂，c2和d2組成半橋的另一臂，d3和r組成充電連線通路，利用填谷原理進行補償。濾波電容c1和c2串聯，電容上的電壓最高充到輸入電壓的一半，一旦線電壓降到輸入電壓的一半以下，二極體d1和d2就會被正向偏置，使c1和c2開始併聯放電。
這樣，正半周輸入電流的導通角從原來的75°~105°上公升到30°~150°；負半周輸入電流的導通角從原來的255°~285°上公升到210°~330°（圖7）。與d3串聯的電阻r有助於平滑輸入電流尖峰，還可以通過限制流入電容c1和c2的電流來改善功率因數。採用這個電路後，系統的功率因數從0.
6提高到0.89.r有浪湧緩衝和限流功能，因此不宜省略。
5、降壓穩壓電路
給pt4107供電的電路是倍容式紋波濾波器（圖8），具有電容倍增式低通濾波器和串聯穩壓調整器雙重作用。在射極輸出器的基極到地接乙個電容c4,由於基極電流只有射極電流的1/（1+β）， 相當於在發射極接了乙個容值為（1+β）c4的大電容，這就是電容倍增式濾波器的原理。如果在基極到地之間再連線乙個齊納二極體，就是乙個簡單的串聯穩壓器，該電路能有效地消除高頻開關紋波。
請注意，t1要選擇雙極型電晶體的vbceo500v,ic=100ma.穩壓二極體d4要用20v、1/4w任何型號的小功率穩壓管。
6、鎮流功率電感
鎮流功率電感l3與q1 mos管，以及r6、r7、r8、r9併聯的電流取樣電阻，是此電路恆流輸出的三大關鍵元件。鎮流功率電感l3要求q值高、飽和電流大、電阻小。標稱3.
9mh 的電感，在40khz~100khz頻率範圍裡q值應大於90.設計時要選用飽和電流是正常工作電流2倍的功率電感。本電路設計輸出電流250ma,因此選500ma.
選用功率電感的繞線電阻要小於2ω、居里溫度大於400 oc的優質功率電感。一旦電感發生飽和，mos管、led光源、pwm控制晶元就會瞬間燒毀。建議使用高導磁率微晶材料的功率電感，它可以確保恆流源長期安全可靠地工作。
l3電感要選用ee13磁芯的磁路閉合電感器，或高度低一點的epc13磁芯（圖9）。現在led日光燈大多數選用半鋁半pv塑料的燈管，以幫助led光源散熱。工字磁芯電感器的磁路是開放的，當使用工字磁芯電感器的電源驅動板進入半鋁半pv塑料燈管時，由於金屬鋁能使其磁路發生變化，往往會使已除錯好的電源驅動板輸出電流變小。
7、續流二極體
續流二極體d5一定要選用快速恢復二極體，它要跟上mos管的開關週期。如果在此使用1n4007,那麼在工作時會燒毀的。此外，續流二極體通過的電流應是led光源負載電流的1.
5~2倍，本電路要選用1a的快速恢復二極體。
8、pt4107開關頻率設定
pt4107開關頻率的高低決定功率電感l3和輸入濾波電容器c1、c2、c3的大小。如果開關頻率高，則可選用更小體積的電感器和電容器，但q1 mosfet管的開關損耗也將增大，導致效率下降。因此，對ac 220v的電源輸入來說，50khz~100khz是比較適合的。
pt4107開關頻率設定電阻r5計算公式如下。當f=50khz時，r5=500kω。
9、mosfet管的選擇
mosfet管q1是本電路輸出的關鍵器件。首先，它的rds（on）要小，這樣它工作時本身的功耗就小。另外，它的耐壓要高，這樣在工作中遇到高壓浪湧不易被擊穿。
在mosfet的每次開關過程中，取樣電阻r6~r9上將不可避免的出現電流尖峰。為避免這種情況發生，晶元內部設定了400ns的取樣延遲時間。因此，傳統的rc濾波器可以被省去。
在這段延遲時間內，比較器將失去作用，不能控制gate引腳的輸出。
10、電流取樣電阻
電阻r6、r7、r8、r9 併聯作為取樣電阻，這樣可以減小電阻精度和溫度對輸出電流的影響，並且可以方便地改變其中乙個或幾個電阻的阻值，達到修改電流的目的。建議選用千分之一精度、溫度係數為50ppm的smd（1206） 1/4w電阻。電流取樣電阻r6~r9的總阻值設定和功率選用，要按整個電路的led光源負載電流為依據來計算。
r（6-9）=0.275/iled
pr（6-9）=iled2 x r（6-9）
11、電解電容器
led光源是一種長壽命光源，理論壽命可達50,000小時，但是，應用電路設計不合理、電路元器件選用不當、led光源散熱不好，都會影響它的使用壽命。特別是在驅動電源電路裡，作為ac/dc整流橋的輸出濾波器的電解電容器，它的使用壽命在5,000小時以下，這就成了製造長壽命led燈具技術的攔路虎。本電路設計使用了c1、c2、c4、c5、c7多顆鋁電解電容器。
鋁電解電容器的壽命還與使用環境溫度有很大關係，環境溫度公升高電解質的損耗加快，環境溫度每公升高6 oc,電解電容器壽命就會減少一半。led日光燈管內溫度因空氣不易流動，如電源驅動板設計不合理，管內溫度會比較高，電解電容器的壽命因此大打折扣。選用固態電解電容器，也許是延長壽命的好辦法之一，但導致成本上公升。
LED日光燈設計方案
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