Неизолированный светодиодный драйвер мощностью 3 Вт на микросхеме LNK306DN

Power Integrations

Краткая спецификация:

  • Входное напряжение: 85-265 VAC
  • Выходное напряжение: 12 В
  • Выходной ток: 300 mA Применение:
  • Светодиодные осветители
  • Автор: департамент по применению Power Integrations
  • Номер документа: RDR-131

Особенности дизайна:
 

  • Очень малый форм фактор, т.е. плата помещается в стандартный цоколь обычной электрической лампы накаливания.
  • Схема работает в универсальном диапазоне входных напряжений (90-265 VAC)
  • Схема соответствует требованиям EN55022B
  • Светодиоды запитываются постоянным током.
  • Есть встроенная защита от превышения входного напряжения
  • Низкое число элементов схемы (всего 25).
  • Неизолированная схема позволяет использовать стандартный дроссель вместо трансформатора.

Внешний вид источника питания.
 

Внешний вид источника питания

Внешний вид источника питания

Внешний вид источника питания

Спецификация источника питания:

 

Описание

Обозначение

Мин.

Норма

Макс.

Ед. изм

Вход

Напряжение

Частота

Потребление на х.х.

Vin

fline

85

47

50/60

265

64

-

VAC

Hz

W

Выход

Напряжение

Пульсация

Ток

Продолжительная мощность

Vout1

Vripple1

Iout1

Pout

-

10

0.3

3

V

mV

A

W

КПД n

-

62

-

%

Уровень ЭМИ

Безопасность

-

Соответствует EN55022B/CISPR22B

Неизолирован!!

Рабочая температура окр. среды Tamb

0

-

40

C


Схема источника питания:

1) Плата фильтра.
 

Плата фильтра

2) Плата конвертера.
 

Плата конвертера
нажмите, для увеличения

Описание работы.

1. Конфигурация и особенность сборки.


Источник питания сконфигурирован как неизолированный buck преобразователь. Так как он должен соответствовать форм фактору обычной электрической лампы накаливания, источник питания был разделен на две соединенные между собой платы. Экран Фарадея (третья плата) - устанавливается между первыми двумя. Экран соединен электрически с платой преобразователя. Это было сделано для того, чтобы соблюдались требования по ЭМИ. Экран представляет собой одностороннюю печатную плату (с медным покрытием с одной стороны) такого же размера как и остальные платы.

2. Входной выпрямитель.

Плавкий резистор (RF1) номиналом 10 Ом, перегорит, чтобы предохранить источник питания от выхода из строя в аварийной ситуации. Входное напряжение и ток выпрямляются мостовым выпрямителем BR1. П-образный фильтр (C1, L1 и С2) сглаживает выпрямленное напряжение.

3. LinkSwitch-TN

Для проектирования данного источника питания была использована программа PIXLS. При запитывании светодиодов конвертер работает в режиме постоянного тока. Преобразователь состоит из встроенного в микросхему MOSFET ключа, диода D3, выходного дросселя L2, и выходной емкости С3. Для диода D3 был выбран диод класса Ultra Fast MURS160T3 для минимизации бросков напряжения на MOSFET транзисторе при включении. Остальные компоненты схемы призваны обеспечить необходимый ток в нагрузке.

4 Обратная связь.

Для регулирования мощности в нагрузке, микросхемы серии LinkSwitch-TN используют релейный метод работы. Во время каждого рабочего цикла ток стока сравнивается с установленным внутри уровнем ограничения. Когда ток вывода FEEDBACK (FB) превышает 49 uA, следующий рабочий цикл пропускается. Путем регулирования совершенных и пропущенных рабочих циклов, микросхема регулирует уровень мощности, поступающий в нагрузку.

В данном дизайне используется регулировка как по току так и по напряжению. Токовая регулировка работает стабилизирует ток светодиодов во время работы схемы, в то время как регулировка по напряжению используется в тех случаях, когда нагрузка отключена (например при тестировании схемы при производстве).

Во время отключения U1, напряжение, которое падает на С2 равно выходному напряжению за вычетом падения напряжения на диодах. В данном случае использовались 2 последовательно включенных диода D1 и D2 (по 250 вольт каждый) из соображений экономии места. Можно использовать один диод на 600 вольт, в этом случае напряжение на С2 будет равно выходному.

Это напряжение делится делителем на R7 и R1 таким образом что когда на выходе будет порядка ~12 вольт, на выводе FB будет 1,65 Вольта.

Разводка печатного узла:

(плата фильтра)
 

Плата фильтра

(плата преобразователя)
 

Плата преобразователя

Перечень элементов.

Плата фильтра.
 

Номер

Кол-во

Обозн.

Номинал

Описание

Part number

Производитель

1

1

BR1

MB6S

600 V, 0.5 A, Bridge Rectifier, SMD, TO-269AA

MB6S

Vishay

2

2

C1 C2

4.7 uF

4.7 uF, 380 V, Electrolytic, (8 x 11.5)

XX380VB4R7M8 X11LL

Nippon Chemi-Con

3

3

J1 J2 J3

PCB Terminal
22 AWG

PCB Terminal Hole, 22 AWG

N/A

N/A

4

0,08 фута

JP1

-

Wire Jumper, Noninsulated, 22 AWG, 0.6 in

298

Alpha

5

1

L1

1000 uH

1000 uH, 0.21 A, 5.5 x 10.5 mm

SBC1-102-211

Tokin

6

1

RF1

10

10 R, 2.5 W, Fusible/Flame Proof Wire
Wound

CRF253-4 10R

Vitrohm

7

0,17 фута

W1

-

Wire Jumper, Noninsulated, 22 AWG

298

Alpha

8

0,07 фута

W2

-

Wire Jumper, Noninsulated, 22 AWG

298

Alpha

9

0,03 фута

W3

-

Wire Jumper, Noninsulated, 22 AWG

298

Alpha

10

0,07 фута

SJP1

-

Teflon Tubing for 22 AWG wire

TFT-200-22

Alpha

11

0,15 фута

SW1

-

Teflon Tubing for 22 AWG wire

TFT-200-22

Alpha

12

0,06 фута

SW2

-

Teflon Tubing for 22 AWG wire

TFT-200-22

Alpha


Плата преобразователя.
 

Номер

Кол-во

Обозн.

Номинал

Описание

Part number

Производитель

1 3 C4 C5
(C1 & C2
on PCB)
C6
100 nF 100 nF 25 V, Ceramic, X7R, 0603 ECJ-1VB1E104K Panasonic
2 1 C3 2.2 uF 2.2 uF, 25 V, Ceramic, X7R, 1206 ECJ-3YB1E225K Panasonic
3 2 D1 D2 BAV21WS-7-F 200 V, 0.2 A, Fast Switching, 50 ns, SOD-323 BAV21WS-7-F Diode Inc.
4 1 D3 MURS160T3 600 V, 1 A, Ultrafast Recovery, 35 ns, SMB
Case
MURS160T3G On Semi
5 2 J1 J2 PCB Terminal
22 AWG
PCB Terminal Hole, 22 AWG N/A N/A
6 1 L2 1000 uH 1000 uH, 0.3 A l03316-102-RM ICE
7 1 Q1 MMST3904 NPN, Small Signal BJT, 40 V, 0.2 A, SOT-323 MMST3904-7-F Diodes Inc
8 1 Q2 MMST3906 PNP, Small Signal BJT, 40 V, 0.2 A, SOT-323 MMST3906-7 Diodes Inc
9 2 R1 R9 4.7 k 4.7 k, 5%, 1/10 W, Metal Film, 0603 ERJ-3GEYJ472V Panasonic
10 3 R3 R4 R6 10 k 10 k, 5%, 1/10 W, Metal Film, 0603 ERJ-3GEYJ103V Panasonic
11 1 R7 30 k 30 k, 5%, 1/10 W, Metal Film, 0603 ERJ-3GEYJ303V Panasonic
12 1 R8 2 2 R, 5%, 1/4 W, Metal Film, 1206 ERJ-8GEYJ2R0V Panasonic
13 1 R10 12 12 R, 5%, 1/10 W, Metal Film, 0603 ERJ-3GEYJ120V Panasonic
14 1 R11 1 k 1 k, 5%, 1/4 W, Metal Film, 1206 ERJ-8GEYJ102V Panasonic
15 1 U1 LNK306D LinkSwitch-TN, LNK306D, SO-8 LNK306D Power
Integrations
16 0,17 фута W2 - Wire jumper, non insulated, 22 AWG 298 Alpha
17 0,17 фута W3 - Wire jumper, non insulated, 22 AWG 298 Alpha
18 0,17 фута W4 - Wire jumper, non insulated, 22 AWG 298 Alpha
19 0,15 фута SW3 - Teflon Tubing for 22 AWG wire TFT-200-22 Alpha
20 0,15 фута SW4 - Teflon Tubing for 22 AWG wire TFT-200-22 Alpha
21 1 J3 CON1 Test Point, RED, Miniature THRU-HOLE MOUNT 5000 Keystone
22 1 J4 CON1 Test Point, RED, Miniature THRU-HOLE MOUNT 5001 Keystone


Графики работы источника питания.

КПД измерен для разных входных напряжений и сведен в таблицу.
 

Uвх

КПД

85

0,642

115

0,639

220

0,588

265

0,562


Зависимость КПД от входного напряжения.

Нестабильность выходного тока от входного напряжения.

Тепловые характеристики.

Для этих замеров источник питания был смонтирован в корпус лампы и замерялась температура вывода Source LNK306DN. Температура окружающей среды составляла 25 С. Нагрузкой источника питания служили 3 светодиода, общей мощностью 3W.

Uвх

Температура вывода Source

85

81

115

82

230

97

265

103


Эти результаты показывают, что возможно понадобится дополнительный радиатор для охлаждения микросхемы.

Уровень наведенных ЭМИ.

Измерения были сделаны с нагрузкой источника питания на 3 светодиода. Худший случай наблюдается при входном напряжении 265 VAC, где запас составил 7 dBuV
 

Геннадий Бандура
Бренд-менеджер Power Integrations
Макро Групп

Изготовление плат и монтаж компонентов для вашего проекта от $2. Получи купон на скидку: JLCNY

ADMV8420 - настраиваемый полосовой СВЧ фильтр от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя