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從LED恒流驅動拆解看LED照明燈具選擇及改造

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從LED恒流驅動拆解看LED照明燈具選擇及改造

發布日期:2019-03-21 00:00 來源:http://www.523sh.com 點擊:

 家都在玩家里的LED燈改造,俺這種愛湊熱鬧的必須心癢,必須手癢,不癢還是人嗎?

  看了那么多拆機報告,簡而言之,涉及到LED燈改造的,主要可以分幾個部分:

  燈殼改造;主要包括如何利用原有燈殼的底盤做好散熱部分,因為散熱的好壞,直接影響燈珠的光衰,從而決定改造后的LED燈壽命能否長久。然后如何確保用最小的功率實現足夠的照明亮度,比較柔和舒服的色光。這個主要有光珠的選擇有關。俺已經做了個小調查,調查涵蓋了男性/女性,年齡段分20左右,30-40,60以上三代人,基本可以確認的是4500K-5000K色溫屬于是家庭長期照明下我們感覺比較舒服,比較亮堂的色溫段。6000K以上,會覺得有點鬼氣,太冷颼颼的。而3000K以下的暖黃色雖然比較柔和,但是亮度相對而言會顯得比較暗,對不起同樣的輸入功率。這些我還在搜集材料,以后慢慢更新吧。

  驅動電源的選擇。這個在下文中詳解。我是做自己家庭,或者給朋友,親戚做改造,所以著眼必須是耐用,安全,可靠。

  控制電路。這塊主要涵蓋兩類,第一是比較高功率的遙控調光控制,第二是中小功率走廊路燈或者夜燈的自動化開關。這個,我剛完成最古老的聲光控和人體紅外的解剖,還有一種剛出現的2.4G雷達感應還沒有完成,所以就留待下篇了。

  好吧,首先開始我們的LED驅動篇。

  簡單谷歌一下,常見的LED驅動主要有三種,一種是阻容降壓式,這種在3-5W的射燈里面很常見,壇子里面也有很多圖片了。這種因為它的應用限制還有我們的大紅六字原則,基本就不考慮了;

  第二種是非隔離式,這種因為便宜,所以在某寶套裝里面基本是標配。套上幾毛錢的白色塑料殼子之后大概成本可以控制到1塊錢到5塊錢之間。這種我是不考慮的。因為輸出端是和火線直接相通的。而我們利用現有的燈具外殼改造,時間長了之后,幾率很大很難避免火線會漏電設置短路到燈具的外殼。在家庭里面,這個會是致命的。

  第三種是隔離式,那么就是下文的重點了。

  下圖中三個電源,都是屬于隔離電源,來自淘寶某商家,成本大約2-3元,輸出電流都是300mA左右,從左到右分別是7W,12W,和5W。圖中明顯可以看到市電區和低壓輸出區有很寬的距離,甚至用PCB開槽的做法來增強隔離效果。

  圖中很清楚可以看到,市電區和低壓輸出區在PCB布局上有明顯的安全距離作為隔離帶。而且PCB有開槽來增強這個效果。市電區內最高電壓是可以達到400V的,在有的開關電源板中,甚至會出現2倍到三倍的倍壓電路,或者即使沒有倍壓電路,也會因為變壓器次級側的波動而反射到初級側在初級側元件上形成800V以上的電壓。而輸出的低電壓,一般不會超過80V,大部分時候都會工作在48V直流以下的比較安全的區域,這也就是我選擇隔離電源的原因。即使成本上會有一塊錢到十幾塊錢的差異。

首先看7W這塊板子

  基本電路圖如下

  火線上串了一個小電阻之后,實測0.5歐,進入四顆類似1N4007的二極管做的整流橋,然后進入一個小電感,兩個耐壓400V,6.8uF4.7uF還有一個102CBB電容組成的“派型”濾波電路。

  這個對市電一級整流濾波之后出來的電壓大概會在230VX1.414=320V,實際會在320-380V之間波動。

  然后分出一路使用一個5K+2.4歐的電阻降壓后給芯片的1腳提供芯片的工作電壓VDD。

  而變壓器的初級側,也叫一次側或者原邊,有兩個繞組。一個繞組提供Bulk電路的原邊電感,經過原邊電感進入控制芯片的漏極,電流從芯片的源極流出進入一次側的高壓地形成一次側環路。

  原邊反饋繞組產生的感應電壓經過兩個電阻的分壓網絡后,進入INV端。

  CS端和CS端上的電阻,也就是圖中那個灰色四環,可以控制整個輸出的輸出電流和功率。

  再看次級側,一個簡單的快速二極管匝斷,主要供電由一個100uF50V耐壓的電解電容提供。

按照廠家提供的芯片工作手冊,這個驅動電源是工作在斷續電流的反激恒流工作狀態,這個是什么意思呢?電源芯片會以60K左右的頻率控制芯片內置的開關管。當初級側開關管導通的時候,初級線圈的電流會上升,從而在變壓器磁圈中形成磁通。但是因為次級側線圈是和初級側線圈反向的(反激電源就是這樣得名),這個時候,次級側的快速二極管是截止的。次級側并沒有輸出電壓和電流。在初級側開關管導通期間,初級的任務就是往變壓器的磁路里面泵入磁通能量儲存起來。就好象往一個大桶里面泵水一樣。

  當初級側開關管關閉的時候,初級側電流截至了,這個時候次級側的快速開關二極管導通,大桶里面的水就流向次級側的輸出電容和負債。。。。大桶里面的水流光之后,就全靠次級側的輸出電容給負載倒水,一直到輸出電容里面的水也流光為止,這個時候,有一小段時間,初級次級會都沒有任何電流。也就是電流斷續的工作狀態。

  從上面工作狀態的簡單描述里面,我們就可以看到保證電流和功率足量,次級側的輸出電容和快速二極管是非常重要的,那么以后這種電源出了故障就知道怎么處理了

  上圖就是我這次收集的五種驅動電源中的四種了,鋁殼子的有兩種,10W和30W,恒流900mA,主要是想玩大瓦數燈珠的。三種裸板的都是300mA電流,基本成本最貴6塊,最便宜1塊8,而做工啥的還是很滿意的。

  基本電路拓撲,都是使用bulk降壓,反激恒流的模式,百度一下,就有很多學術文章提供反饋呀,功率呀什么的計算公式了。內部使用芯片主要變化也就是在反饋部分。有的是需要用過光耦從次級輸出電路中用電阻對取樣,然后進入到初級側芯片的feedback腳。圖中的左一和右三都有一個小光耦橫跨PCB板的開槽上。很是直觀。

  那個鋁殼子里面是用環氧樹脂全灌裝密封了,需要大鐵錘才能砸出來,俺這種垃圾老,在他健康狀況尚好的時候,可就不舍得酷刑侍候了。

  好吧,這次簡單的整理就告一段落。熱烈歡迎各位同好一起探討。



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