无变压器LED驱动器电路可实现可靠的低成本LED灯泡设计

据说LED灯泡比荧光灯和白炽灯等其他常规照明选项的效率高80％。 LED灯泡的快速适应在我们周围已经很明显，全球LED灯泡市场价值在2018年已达到约54亿美元。设计这些LED灯泡的挑战是，正如我们所知，LED灯工作在DC电压和电源上电源是交流电，因此我们需要设计一个LED驱动器电路，该电路可以将交流市电电压转换为LED灯泡所需的合适直流电压电平。在本文中，我们将设计一种实用的低成本LED驱动器电路，该电路使用LNK302开关IC为四个LED（串联）供电，这些LED可以提供200个流明，工作在13.6V电压下，消耗电流约100-150mA。

警告：在继续进行操作之前，务必非常谨慎地操作交流电源，这一点非常重要。此处提供的电路和详细信息已由专家测试和处理。任何不幸事故都可能导致严重损失，甚至可能致命。工作需要您自担风险。你被警告了。

无变压器电源电路

就像我们之前的无变压器电源项目中所做的那样，可以使用电容器滴管方法构建非常粗糙的LED驱动器电路。尽管这些电路仍在某些非常便宜的电子产品中使用，但它具有许多缺点，我们将在后面讨论。因此，在本教程中，我们将不使用电容器滴管方法，而是使用开关IC构建可靠的LED驱动器电路。

电容器压降无变压器电源电路的缺点

这种类型的无变压器电源电路由于组件数量少且没有磁性材料（变压器）而比标准开关模式电源便宜。它使用电容器降压电路，该电路使用电容器的电抗来降低输入电压。

尽管这种无变压器设计在某些情况下必须降低特定产品的生产成本证明是非常有用的，但该设计不能提供与交流电源的电流隔离，因此只能用于不直接接触的产品与人类。例如，它可以用在大功率led灯中，其中的外壳是用硬塑料制成的，安装后没有任何电路部分裸露在外，用户无法进行交互。这些类型的电路的问题在于，如果电源设备出现故障，它可能会在输出端反映出较高的输入交流电压，并且可能成为死亡陷阱。

另一个缺点是这些电路仅限于低额定电流。这是因为输出电流取决于所用电容器的值，对于更高的额定电流，必须使用非常大的电容器。这是一个问题，因为笨重的电容器还会增加电路板空间并增加生产成本。此外，该电路没有保护电路，例如输出短路保护，过电流保护，热保护等。如果需要添加保护电路，还会增加成本和复杂性。即使一切做好，它们也不可靠。

因此，问题是，有没有一种解决方案可以更便宜，更高效，更简单，更小巧，同时还具有所有保护电路来构成非隔离的AC到DC高功率LED驱动器电路？答案是肯定的，这正是我们将在本教程中构建的内容。

为您的LED灯泡选择合适的LED

设计LED灯泡驱动器电路的第一步是确定负载，即我们将在灯泡中使用的LED。下面显示了我们在该项目中使用的那些。

以上条带中的LED是5730封装的0.5瓦冷白色LED，其光通量为57lm。的正向电压是3.2V最小值到最大3.6V，将正向的120〜150毫安的电流。因此，要产生200流明的光，可以串联使用4个LED。该条的所需电压将为3.4 x 4 = 13.6V，并且100-120mA的电流将流过每个LED。

这是串联LED的示意图–

LNK304-LED驱动器IC

为此应用选择的驱动器IC是LNK304。它可以成功地为此应用提供所需的负载以及自动重启，短路和热保护。可以在下图中看到这些功能–

选择其他组件

其他组件的选择取决于所选的驱动器IC。在我们的数据表中，参考设计使用一个半波整流器，该整流器使用两个标准的恢复二极管。但是在此应用中，我们使用了二极管桥进行全波整流。这可能会增加生产成本，但最终，设计权衡对于跨负载正确传输功率也很重要。下图显示了没有值的示意图，现在让我们讨论如何选择值

因此，为此应用选择了二极管桥BR1 DB107。但是，也可以为该应用选择500mA二极管桥。在二极管桥之后，使用pi滤波器，其中需要两个电解电容器以及一个电感器。这将对DC进行整流，并降低EMI。为此应用选择的电容器值为10uF 400V电解电容器。该值必须高于2.2uF 400V。出于成本优化目的，4.7uF至6.8uF可能是最佳选择。

对于电感器，建议在电流额定值为1.5A时超过560uH。因此，将C1和C2选择为10uF 400V，将L1选择为680uH，并为DB1选择1.5A DB107二极管电桥。

整流后的DC馈入驱动器IC LNK304。旁路引脚需要通过一个0.1uF 50V电容器与电源连接。因此C3是0.1uF的50V陶瓷电容器。D1必须是反向恢复时间为75 ns的超快二极管。选择为UF4007。

FB是反馈引脚，电阻器R1和R2用于确定输出电压。FB引脚两端的参考电压为1.635V，IC切换输出电压，直到在其反馈引脚上获得该参考电压为止。因此，通过使用简单的分压器计算器，可以选择电阻值。因此，为了获得13.6V输出，将根据以下公式选择电阻值

Vout =（电源电压x R2）/（R1 + R2）

在我们的情况下，Vout为1.635V，电源电压为13.6V。我们选择R2值为2.05k。因此，R1为15k。或者，您可以使用此公式来计算电源电压。电容器C4选择为10uF 50V。D2是标准的整流二极管1N4007。L2与L1相同，但是电流可以更小。L2也是680uH，额定电流为1.5A。

输出滤波电容器C5选择为100uF 25V。R3是用于调节目的的最小负载。对于零负载调节，该值选择为2.4k。更新的原理图以及所有值如下所示。

无变压器LED驱动器电路的工作

整个电路在MDCM（大多数不连续传导模式）电感器开关拓扑中工作。交流电到直流电的转换是通过二极管电桥和pi滤波器实现的。获得整流后的直流电之后，功率处理阶段由LNK304和D1，L2和C5完成。D1和D2两端的电压降几乎相同，电容器C3检查输出电压，并且LNK304使用分压器感测电容器C3两端的电压，并调节跨源引脚的开关输出。

建立LED驱动器电路

除电感器外，构成电路所需的所有组件。因此，我们必须使用漆包铜线来缠绕我们自己的电感器。现在有一种数学方法可以计算芯线的类型，线的粗细，匝数等。但是为了简单起见，我们将仅使用可用的线轴和铜线进行几匝，并使用LCR表检查是否达到所需的值。正因为我们的项目对电感值不太敏感，并且电流额定值很低，所以这种粗略的方法就可以了。如果您没有LCR表，也可以使用示波器通过谐振频率法测量电感器的值。