一套完整的小功率恒流LED驅(qū)動電源設(shè)計制作

似乎論壇上搞單片機(jī)控制一類的居多，不知道純粹的模擬電源有沒有人喜歡。

設(shè)計目標(biāo)：

電壓輸入：100~265VAC 50Hz
輸出電壓：28~38V DC
輸出電流：480mA恒流
額定輸出功率：18W
電源效率：88%典型
功率因素：0.92/220VAC
使用環(huán)境溫度：-20℃~40℃
電源壽命：》30000小時
抗浪涌電壓：3000V

輸出開路保護(hù)，不接負(fù)載通電測試2小時，恢復(fù)負(fù)載后驅(qū)動器能夠正常工作。

輸出短路保護(hù)，短路輸出端通電工作兩小時，排除故障后驅(qū)動器能夠正常工作。

方案選型，首先這是個小功率恒流源，可選的方案大概有下面幾個：

1. AC-DC恒壓+DC-DC恒流，目前使用這種方案的廠家不多，大功率的居多，非常高規(guī)格的燈具里面會有一部分使用，優(yōu)點(diǎn)是無頻閃，恒流性能可以調(diào)節(jié)得非常好，大概1%左右吧。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。我們不需要那么高的規(guī)格，這個方案放棄。

2. AC-DC電阻采樣做電流反饋，似乎采用這種方案的也很少了，采樣電阻消耗功率，反饋調(diào)節(jié)繁瑣，調(diào)節(jié)性能一般，很少見有使用這種方案的了。

3. AC-DC原邊反饋，最常見的方案，得益于近兩年大量的企業(yè)涉足LED行業(yè)，讓人覺得LED行業(yè)有大把的錢賺，一大批專門做LED恒流驅(qū)動芯片的廠家隨之而來?，F(xiàn)在的LED驅(qū)動芯片原理都差不多，原邊反饋，單級PFC，效率、驅(qū)動能力都差不多，甚至還有PIN-PIN的，估計又是抄片的吧。綜合考慮，這次只是做個小實(shí)驗(yàn)，就選手頭上有樣品的吧，SY5800，數(shù)據(jù)手冊在文件結(jié)尾。

電路本身沒有什么好說的，按照數(shù)據(jù)手冊的做就是了，如果公司用量大的話，直接讓原廠FAE申請個DEMO板測試。設(shè)計的原理圖如下：

具體的電路設(shè)計以后如果有人感興趣再慢慢交流吧。

變壓器設(shè)計，這個是開關(guān)電源設(shè)計的重點(diǎn)、難點(diǎn)，不過好在現(xiàn)在很多廠家都給出計算公式或者表格，一步一步計算就行了，我也是圖省事，找廠家要了一個文檔（文章結(jié)尾獲取下載鏈接）

一步一步填寫需要的數(shù)據(jù)，表格會自動生成所需要的參數(shù)。現(xiàn)在的芯片廠商通常都會給出這種類似的傻瓜式表格，只有少數(shù)幾個地方需要注意的，其他的按照需要填寫即可。如果想詳細(xì)了解反激變壓器的計算，可以去除表格的保護(hù)，按照表格隱藏的公式一步一步推理，這樣會很容易理解，有興趣的可以自己研究，我在這里就不詳細(xì)推導(dǎo)了。

表格計算出來的參數(shù)僅供參考，根據(jù)我們的需要可以適當(dāng)調(diào)整，我們選用EFD25的磁芯，5pin+5pin的電木臥式骨架，設(shè)計的變壓器初級56T+54T，次級38T，輔助供電12T。線徑通常按照6A每平方毫米計算，但是通常會因?yàn)槔@不滿一層或者剛好超出一匝兩匝的調(diào)整線徑，以方便變壓器繞制。變壓器繞線是個奇妙的東西，不同的繞線順序可能會有不同的結(jié)果，有機(jī)會的話，大家也可以試試。實(shí)際繞制一個變壓器，會在后面詳細(xì)的圖片說明。

PCB 設(shè)計，尤其開關(guān)電源的PCB設(shè)計，真是太有規(guī)律了，隨便拿款變壓器PCB 看，都似曾相似，最基本的初級在一邊，次級在一邊，變壓器橫跨初級和次級。一個好的開關(guān)電源布局很容易讓人分辨初級和次級，包括初級的交流部分和直流部分，高壓部分和低壓部分，通常都是經(jīng)緯分明的。

這個簡單的電路用單面板就可以了，減少成本。下面的是PCB版圖，圖紙上可以清晰的分辨初級次級的隔離帶，如果有可能的話盡量寬些，最少不能少于6.4mm，要不就得考慮爬電距離和電氣間隙的問題了。高壓部分，L、N兩個市電輸入，保險管前面必須保證3mm的間距，保險管之后沒有具體要求，但是為了防止打火現(xiàn)象，盡量留寬一些。交流和直流某些安規(guī)機(jī)構(gòu)也會有要求，最好在布局的時候就有所考慮。初級的電流回路環(huán)路盡量小，對后面的調(diào)試會有很大幫助的。下面是PCB的截圖

漫長的PCB打樣過程也不要閑著，準(zhǔn)備元器件，設(shè)計變壓器，繞制變壓器這些工作都可以進(jìn)行。我喜歡在PCB打樣的期間把這些事情準(zhǔn)備好，PCB一到，立馬焊接調(diào)試。

重點(diǎn)和大家分享一下我繞制變壓器的經(jīng)驗(yàn)吧，也許壇里面許多兄弟都是搞軟件的，沒有太多機(jī)會接觸開關(guān)電源變壓器。本人是野雞派，沒有高手指導(dǎo)，也不知道繞制方法是否正確，說得不對的地方大家輕點(diǎn)拍磚，尤其不要打臉，拜托各位！

首先準(zhǔn)備好磁芯和骨架。用國產(chǎn)的磁芯骨架不要太有信心，參數(shù)要稍微降低一點(diǎn)，不要芯片廠家用什么參數(shù)我們就跟著用什么參數(shù)，死得很慘的。別人可以找頂級的磁芯廠商支持，我們也許是在電子市場的地攤上找來的樣品。你懂的。

當(dāng)然小刀，鑷子和斜口鉗之類的工具是不可少的。別笑，哥窮，工具爛些就爛些吧，您要是實(shí)在看了過意不去，要想送我套好的，我也勉為其難收下

繞線機(jī)，個人覺得還是手搖的好，最好帶顯示，要不忘記匝數(shù)麻煩。

繞線至少要有個合適的夾具，自己動手做一個，骨架套在上面不晃動就好，骨架晃來晃去的真是心煩，也不好繞平整。

準(zhǔn)備繞線了，先在骨架最里面包一層絕緣膠帶，好處是這樣繞的線會比較平整。

定位好1號腳位，開始按照設(shè)計的圖紙進(jìn)行繞制，纏繞漆包線到開始的引腳上，緊密的繞制線圈。通常第一次會多次嘗試，原則是用足夠大線徑的導(dǎo)線，繞完需要的匝數(shù)之后剛好填滿一層。

繞夠匝數(shù)之后不要著急把漆包線拉回引腳，先纏繞一圈絕緣膠帶，再把漆包線拉回，再用絕緣膠帶包三匝。

按照設(shè)計，次級使用三層絕緣線加強(qiáng)絕緣，繞制之前和第一層一樣，定好腳位固定，選擇合適的線徑繞滿一層或者兩層。繞線完成之后同樣包三層絕緣膠帶。

按照次序繞制其他的繞組。

好了，一個完整的變壓器線包就繞制好了，看起來還不錯吧。

去除漆包線的保護(hù)層，固定在設(shè)計好的腳位上。

這下該磁芯上場了，自己繞制變壓器通常采取在兩邊墊氣隙的方式獲得需要的電感量。切記，反激開關(guān)電源在工作時，變壓器在MOSFET開通時充當(dāng)電感的角色，一定要留氣隙防止變壓器飽和。

電橋上！

一面墊氣隙一面測量初級電感量，找到需要的電感量需要墊多厚的絕緣膠帶，繞制第二個的時候會需要的。

調(diào)整好之后在磁芯外面用絕緣膠帶固定。好了，欣賞一下外面的勞動結(jié)果吧。

如果有需要，可以測試一下漏感，調(diào)整RCD吸收的時候會用得著的。

好吧，急不可耐的裝上電路板測試。

變頻電源該上場了，提供外面需要的電壓和頻率，還帶保護(hù)功能，這個最重要了

自制的保護(hù)盒，其實(shí)就是在交流回路中串接一個白熾燈泡，這樣如果開關(guān)電源有短路等情況發(fā)生時不會發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故。尤其第一次上電，燈泡亮了的話表示你的電路有重大問題，立馬關(guān)電檢查。

連接好交流電，記得要斷電操作，相信自己一定是最倒霉的一個，千萬謹(jǐn)慎?。?！一定！

好吧，我坦白，每次我上電的時候也是心驚肉跳的。不過這次似乎沒有什么設(shè)計失誤，上電就有輸出了，測試一下空載電壓正常，空載功耗正常，接入LED負(fù)載能夠正常點(diǎn)亮。

第一次帶負(fù)載一定要注意輸入功率是否在設(shè)計的范圍之內(nèi)，通電幾十秒我通常會關(guān)電，摸摸有無異常發(fā)熱的地方。如果沒有的話，再通電幾分鐘試試。一次次的延長通電時間，直到確保電路不會過熱。

人品一如既往的好，或者是老衲的功力又長進(jìn)了，基本沒有發(fā)現(xiàn)什么問題。下一個重要人物登場了。測試電氣參數(shù)。

看起來還是不錯的，調(diào)整率和效率基本達(dá)到了設(shè)計要求。

萬里長征也只是完成了第一步，路漫漫兮~~~還有好多工作要做呀，慢慢來吧，待續(xù)···

我了個去，碼個帖子好累呀，改天再碼，先歇會。啥都可以不服得服老呀！

繼續(xù)更新。

電源初步測試沒有問題，，效率和調(diào)整率都還比較理想，經(jīng)過4個小時的拷機(jī)試驗(yàn)，手摸各元器件沒有非常燙手的地方。但是，總得有個標(biāo)準(zhǔn)不是，手摸也太粗糙了

多路溫度巡檢儀上場！

先定義好各個測試點(diǎn)：

CH1：輸入整流橋D2

CH2：主控芯片U1

CH3：輸出二極管D1

CH4：共模電感L2

CH5：MOSFET Q1

CH6：磁芯

溫度最高的是輸出整流二極管，其實(shí)400V/3A肯定是足夠的，估計是因?yàn)樽儔浩髟O(shè)計的反射電壓過高，輸出二極管沒有加吸收電路，反向恢復(fù)時間引起的損耗。但是溫度還是在可接受的范圍之內(nèi)，算了懶得修改變壓器設(shè)計。

更新電氣測試

溫度測試基本OK，開始測試電氣參數(shù)，電壓探頭和電流探頭先加上

示波器讀取的電壓和電流波形，CH1電壓，CH4電流

很奇怪吧，分明做的是恒流電源，LED負(fù)載，怎么就輸出包含了正弦波？是這樣的，別擔(dān)心，單級PFC都會有正弦紋波，工頻引起的。如果用高級的相機(jī)或者攝像機(jī)拍照，會看到這種單級PFC驅(qū)動電路點(diǎn)亮的燈會有頻閃，加大輸出電容的容量會改善，但是不能消除，誰能夠用單級PFC做出沒有頻閃的芯片的話肯定是業(yè)界的創(chuàng)新。

測試MOSFET的DS電壓，也是驗(yàn)證設(shè)計的時候計算是否準(zhǔn)確的依據(jù)。