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淘宝 24W LED灯芯拆解 并附恒流源电路分析

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1#
发表于 2018-12-25 11:34:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式 来自: 中国 来自 中国

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淘宝 24W LED灯芯,9.4元包邮,买了2个。换掉家里的老式LCD荧光灯。

发现其电路十分简单。但跟我们经常理解的开关电源,有天壤之别。
拆一个,跑一下线,分析一下电路。
————————————————————————————————


中间圆的是电路板,周围是LED灯珠



灯板上丝印:灯珠规格 2835
淘宝搜索参数如下:

工作电压 3V
线路板上一共24颗
工作电压72V。
走线跟迷宫一样,首尾串联。
———————————————————————
电路板和硬币合拍照


麻雀虽小,五脏俱全。


这玩意,都不需要用万用表跑线,线路板上走线十分清晰。

其中有一颗贴片电阻104,比较隐蔽,藏在输出电容的下面。
与电容并联。

用肉眼看着,就可以把电路图画出来。
————————————————————————————————————

PWM芯片型号PT4501C百度搜参数如下:
PT4501C
百度参数如下:
产品特点:
-  高压单芯片集成500V 功率管,稳定性高
-  BOM 业内最精简,外围仅8 个元件
-  电感电流准谐振模式(QR),降低开关损耗
-  带载最高18W,效率最高可达93%
-  +/-3%电流精度
-  优异的线性调整率,负载调整率和温度特性
-  LED 开路保护
-  LED 短路保护
-  芯片供电欠压保护
-  过温保护
-  支持SOP-8\TO92-L\SOT23-3

内部原理框图和应用电路如下
跟我跑线的电路几乎一摸一样。
在板子上的接线如下
4脚是芯片主供电,应该是300V进芯片内部,转换出来的。
4脚是MOS管D极,5678为S极,接了检测电流的2.2小电阻。
G极在芯片内部,由电流模块控制。
————————————————————————————
把电路捋顺了,如下图




————————————————————————————————
下面开始一个一个分析。{:mocs_20:}
初次接触LED供电电路,我看了电路图,顿时懵逼了
变压器哪里去了,后级反馈呢?光耦,TL431跑哪里去了?

通过查百度,反复学习,大概知道了一点。
咱们平时见到的开关电源,PWM电路,那都是恒压源。
比如最典型的CPU供电,它的目的是产生一个恒定的电压,
不管电流如何变化,cpu核心供电必须一直保持在1.14V。

恒流源跟这个恰恰相反,它的目的是产生一个恒定的电流,
而不管电压如何来回晃动。{:mocs_11:}

恒流源最典型的应用,就是这个LED灯具。
包括显示器LED背光灯电路。也是如此。

LED灯珠,就是发光二极管
这是二极管伏安特性曲线


电压与电流的关系,非线性。
这线十分陡峭。横线是电压,变化了一小段,反应到电流上,
这个变化量非常吓人。已经严重不成比例。
打个比方,电压增加了0.1v,电流有可能增大了10倍。
这个电流,很可能直接烧毁LED二极管。
如果采用恒压源,这将是十分难以控制的。
再稳定的恒压源,也是有轻微波动的。
像我们的ATX电源,输出的电压,也是容许有±5%波动的。
另外一个重要原因,是这个曲线,它会漂移。跟温度有关。
LED灯珠假设电压恒定,但随着温度升高,这曲线会往左移动,
电流会增加。电流增加,温度再次升高,这是个恶性循环。
具体更专业的解释,我搜了一篇在百度文库
参考地址:
https://wenku.baidu.com/view/dd9eda3da98271fe910ef9ef.html

另外,现实中的LED灯珠,都是大量串联的。
所以,采取控制电流的方法,比较靠谱一点。
就控制这个电流,限定在LED烧毁的电流值以下。

————————————————————————————————
再看恒流源电路,就容易理解了。
它不关注电压。
甚至不需要后级电路。
所以上图中,那个类似变压器的,那其实不是变压器。
那就是1个线圈。只不过有4个引线柱。

那它如何控制电流?
我们知道,要想控制电流,就必须串联在电路中。
不可能接个电流表到电路中实时监测



其实取样的还是电压。
2R2的电阻,就是取样电阻。
开关管,电感,LED灯珠,取样电阻,是串在一起的。
一串蚂蚱。这个取样电阻,只要精密些,经过他的电流,会产生一个电压。
反馈到芯片中,和内部的基准作比较就可以了。
假设这电压高了,那说明LED电流大了,就控制开关管导通时间,短一些,让电感中的电流缓慢减少一些。
电压低了,反之。

说下电感:
电感L作用十分巨大。
利用的是电感的天生特性:电感中的电流无法突变。
因为电流无法突变,所以这个串联电路中的电流,只能缓慢的增或减,
就像无级变速一样,这样电流的波动,就变得可控,变得平滑。
可以让电流从3A变为3.1A,但是突然3A变为5A,是不可能的。
这样就使得LED电流的反馈调整电路,有了一定的反应时间,它可以控制这个电流的晃动。
让它变的可控制。
简单说下它的工作过程:

mos导通时,线路图如上。D1隔离。不起作用。
电感电压-右+,电感储能,同时电容被充电。
-------------------------------------

mos截止时,电感为了维持原来的电流大小和方向不变,
电感换向,+右-,释放能量,顺着二极管D1,LED灯珠串子,形成回路。
LED灯继续发光。电流过渡平滑,亮度基本不变。
问:此时还需要尖峰脉冲吸收电路么?
不需要了啊.能量完全被灯珠子吸收了。呵呵 尖峰脉冲是因为能量无处释放,才加的。
此处恰恰相反,它需要能量。能量还可以释放掉。

————————————————————————————
最后,关于104贴片电阻的作用,这个我也不是特别清楚。
去电子群和电子爱好者论坛上请教了一番,网友们给出的答案有以下几种我罗列出来,等以后搞清楚了,再说
1.用于高频滤波
2.D1坏掉时,防止电感和输出滤波电容之间出现谐振,产生很高电压,对灯珠造成损害
3.用于释放电容上的多余电荷。
.最后:这个电路叫非隔离型恒流源。所以灯珠上是有300V高压的,安装时,不要拆掉那个透明罩子。



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发表于 2018-12-25 18:38:46 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
长安长 发表于 2018-12-25 18:32
突然感觉论坛里这类帖子能学到不少东西,没见过的东西
上次有个人发了个茶具炉维修,第一次认识尖峰脉冲吸 ...

自从拆解小家电,我简直发现了一个大宝藏。
台机主板,笔记本,无非就是PWM电路,还有各种芯片信号的堆叠。
读图纸多了,索然寡味。翻来覆去都是那一套。
仔细想想,那个叫多,不叫复杂。
多变的电路,精巧的电路,就在小家电里面。
{:mocs_9:}不起眼 毫无价值的小家电,里面的知识含金量极高。

点评

这帖子写的,我明天上班,好好研究研究,尤其是尖峰吸收电路,我也不是很懂这个原理  详情 回复 发表于 2019-1-17 01:53
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2#
发表于 2018-12-25 17:49:28 来自迅维网APP | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
造化钟神秀

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3#
发表于 2018-12-25 18:32:46 | 只看该作者 来自: 上海静安区 来自 上海静安区
突然感觉论坛里这类帖子能学到不少东西,没见过的东西
上次有个人发了个茶具炉维修,第一次认识尖峰脉冲吸收电路(没学过显示器维修,只学了笔记本,课上没讲过)
这次看你分析LED灯,知道了恒压源与恒流源,以及非隔离型恒流源,这些东西

点评

自从拆解小家电,我简直发现了一个大宝藏。 台机主板,笔记本,无非就是PWM电路,还有各种芯片信号的堆叠。 读图纸多了,索然寡味。翻来覆去都是那一套。 仔细想想,那个叫多,不叫复杂。 多变的电路,  详情 回复 发表于 2018-12-25 18:38
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5#
发表于 2018-12-26 10:30:23 | 只看该作者 来自: 山东潍坊 来自 山东潍坊
非常棒的文章!赞赞赞!!!!!!!!!!!!

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6#
发表于 2018-12-26 10:39:16 | 只看该作者 来自: 广东 来自 广东
还真是高手中的高手,一个小小的LED都被你分析得那么厉害

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7#
发表于 2018-12-31 19:35:48 | 只看该作者 来自: 湖北武汉 来自 湖北武汉
楼主的维修分析水平真是不错

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8#
发表于 2019-1-9 10:47:44 | 只看该作者 来自: 湖南 来自 湖南
楼主的维修分析水平真是不错

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9#
发表于 2019-1-17 01:53:01 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
ER2039 发表于 2018-12-25 18:38
自从拆解小家电,我简直发现了一个大宝藏。
台机主板,笔记本,无非就是PWM电路,还有各种芯片信号 ...

这帖子写的,我明天上班,好好研究研究,尤其是尖峰吸收电路,我也不是很懂这个原理

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10#
发表于 2019-1-19 10:58:12 | 只看该作者 来自: 广东广州 来自 广东广州
厉害了,楼主分析的很棒,我得仔细研究,分析学习下。给楼楼点33个赞。

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11#
发表于 2019-1-22 22:05:51 | 只看该作者 来自: 广东 来自 广东
电源设计还是很讲究的,这个LED的寿命只有在恒流源供电下才能用的久,原理楼主很好的总结了

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12#
发表于 2019-2-20 16:23:03 来自迅维网APP | 只看该作者 来自: 天津 来自 天津
太牛了,图文并茂,好文章,学习了

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13#
发表于 2019-2-20 16:44:36 | 只看该作者 来自: 浙江丽水 来自 浙江丽水
楼主的维修分析水平真是不错                                    

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14#
发表于 2019-2-22 21:18:36 | 只看该作者 来自: 河北 来自 河北
楼主的维修分析水平真是不错,看来还是需要不断的学习啊

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15#
发表于 2019-2-26 19:58:31 | 只看该作者 来自: 重庆 来自 重庆
膜拜大佬厉害了,学习一下!谢谢分享

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16#
发表于 2019-2-28 00:17:33 | 只看该作者 来自: 广东 来自 广东
楼主的维修分析水平真是不错!!!学习了。。

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17#
发表于 2019-3-9 17:20:27 | 只看该作者 来自: 浙江杭州 来自 浙江杭州
活学活用,电路讲穿也不神密,多看多思考多总结,方能举一反三,触类旁通,做到心中有数,遇“路”不茫,手到“路”修,好贴!双手举赞!

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18#
发表于 2019-3-9 20:34:56 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
讲的真好,能不能加个好友没事教教我这样的菜鸟呢?大神

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19#
发表于 2019-3-15 12:44:57 | 只看该作者 来自: 浙江 来自 浙江
太棒咯,收藏研究下

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20#
发表于 2019-3-20 09:27:39 | 只看该作者 来自: 中国 来自 中国
多谢大佬分享,图文并茂,受益匪浅,

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