功能介绍

这是一款带有外壳的单路LED恒流驱动, 输出功率为0~35W可定置功率, 有长条形板与方形板可以选择, 可以适配市面上绝大多数LED灯板或灯条.

版本介绍

项目分正方形PCB与长条形PCB两种款式，两种款式均已验证，如果经过3年老化测试与一年日历寿命测试后没问题的话，可以考虑加上滤波器与配套灯板量产。

注意事项

1. LED与驱动间的接线不能热插拔, 市电接入前必须接好LED电路, 否则可能会导致装置或LED损坏.
2. LED与驱动和电源间的接线耐压必须>300V, LED接线处不能有裸露可触碰的焊点或铜箔, 否则可能有漏电及触电风险.
3. LED不能超负荷电流使用, 请做好LED散热处理, 确保LED长时间满载温度低于120℃.
4. LED驱动要注意防潮, 在高湿度下使用要浸三防漆或灌胶处理模组.

电路设计

整个电路由恒流输出电路与市电输入电路组成, 电路先通过整流滤波实现85~250V交流电压转高压直流给BP2861, 再通过BP2861开关电路实现恒流输出给LED供电.

输入整流防浪涌与保护电路

接入的市电为交流电不能直接用, 需要通过整流模块D1(ABS210)与之后的电容C3将交流电转换为直流电后输出给后级电路. 但该电路需要考虑如下问题:

输入浪涌(inrush current)

插入220V交流电源时, HV+与HV-间电路电压瞬间由0上升至约350V, 整流电路D1与电容C3会承受瞬间大电流, 这超过了器件的承受范围. 这种电流俗称输入浪涌.

浪涌电压(surge voltage)

接入的电源质量可能很差, 有时电路会出现瞬间高压, 这超过D1与C3能承受的电压范围, 这种瞬间高压俗称为浪涌电压.

针对输入浪涌, 需要在交流输入端串联一个电感或10Ω左右电阻, 将瞬态电流限制在50A以下.这里选择25℃时电阻值约为10Ω的NTC电阻作为串联电阻, NTC电阻具有高温下阻值降低的特性, 在插入电源后, NTC由于自身电阻热效应发热, 阻值减小, 与串联普通电阻防浪涌相比装置的能效更好.

NTC阻值越大, NTC上发热就越多, 因此, 根据功率大小可以选择适当的NTC阻值, 以220V市电输入为例, 可以参考下表选择NTC阻值以平衡输入浪涌电流与效率.

针对浪涌电压, 需要在交流输入端并联一个安规电容与压敏电阻解决, 安规电容的作用是吸收浪涌电压的能量减小后端器件, 减小D1 “AC”两端的电压峰值, 压敏电阻则可以在电压大于770V是主动短路电路从而将电压控制在安全的范围内.

为了防止电路故障扩大影响电网, 电路中还串联了4A慢熔断保险丝, 在电路电流持续大于4A时切断电路以保证电网的稳定.

BP2861输出电路

BP2861系列IC的工作模式为BUCK临界模式, 该模式有一特性: 输出电流是电感上最大电流的一半.

电路设计的考量主要分为以下4部分:

1. 设置输出电流(R1)
2. 电感L1选型
3. 输入侧电容C1选型
4. 输出侧电容C2选型

设置输出电流

输出电流由R1阻值设定, 可根据下面公式计算.

I输出(A) = 0.1875(V)÷R1(Ω)

例如R1取3.3Ω, 输出电流为

0.1875÷3.3 = 0.0568(A)   即56.8mA

若LED灯板额定电流为150mA, 则设置R1为0.1875÷0.15 = 1.25Ω

电阻的阻值会随着温度改变, 即温漂, R1要选择温漂较小的电阻, 建议选择陶瓷电阻. 同时, 根据LED额定功率可以选择BP2861型号, 我这里选择的是BP2861DJ, 在120~250V全电压下可以实现高达24W的输出, 在220V输入下更是能做到35W输出.

电感L1

考虑到电感两侧瞬间电压差可达350V, 电感选择具有高耐压的电感, 例如工字电感或EE16绕线电感. 一般不用屏蔽电感. 根据工作原理, 电感的额定电流要大于设计时LED电流的两倍, 例如在输出电流设定为300mA时, 电感的额定电流值至少要大于600mA, 才能保证设备正常工作.

电感值需要根据输入电压, 输出电压与电流确定, 例如220V交流输入, 输出为48串3V白光LED(电压约为140V), 电感值可以取约1.2mH左右.

如果不确定应用场景, 可以先取经验值1mH, 详细计算可以查阅BP2861XJ数据手册

PCB图纸中的样例可能不适合所有电感型号，确定电感型号后，请根据电感引脚间距修改图纸中的电感封装。

电容C1

电容C1是电路中的关键电容, 起到交流滤波与为BP2861电路供电的作用.

耐压为400V电容是220V电路下的最佳选择.

100~250V输入(世界各地电网均可直接接入)的电路中, 可以通过以下公式计算C1取值

C1(uF) ≈ P输出(W)×3

例如输出LED额定功率为3.5W, C1=3.5*3 = 10.5uF, 取400V, 10uF到12uF的电容作为输入电容均可.

对于输入电压仅220V情况, 可以大幅度减小电容值, 基本只要做到

 C1(uF) > P输出(W)

即可. 如驱动5.5W LED灯板,只需使用400V 6.3uF电容即可, 可以减少许多成本.

电容C2

C2相较于C1选择比较灵活, 可以选择与C1同电压, 大小为C1 30%至100%的电容, 如果LED是通过焊线连接到电路板上, C2的额定电压可以设置为LED额定电压的1.5倍, 通常, C2值越大, 可见频闪表现就越好.

LED驱动的理论寿命往往取决于C1与C2寿命的最小值, 考虑到LED电源自身发热, 建议选择标称工作温度在105℃及以上, 寿命10000小时以上的高纹波电流电容.

装置性能

日历寿命

目前, 两个LED驱动器已经连续使用30天未见损坏.

温升性能

该装置为分立式LED驱动, LED模块的发热对装置的影响较小, 因此对环境温度要求较为宽松, 建议的环境温度T_ambient为-20~75℃, 超出此温度范围可能会导致装置不能正常工作.

制造建议

1. 电容与PCB板间要留适当距离, 引脚要先剪短再焊接.
2. 电容焊接完毕后, 如果电容不属于基板清洗型, 请勿使用洗板水洗板.
3. 电源板物料不能随意替代, 替代前请检查参数是否符合电路性能需要.

工作谐波与EMI

此项没有仪器尚未测量, 感兴趣的可以联系我邮寄样品测试.