基于LN2541的非隔離LED日光燈應(yīng)用方案
——18W恒流驅(qū)動(24串12并)
1. 簡介
本文是一份基于LN2541設(shè)計的低成本非隔離LED日光燈應(yīng)用方案報告。
LN2541 是一款驅(qū)動LED的恒流控制芯片，系統(tǒng)應(yīng)用電壓范圍從12VDC 到600VDC，占空比最大可達(dá)100%。支持交流85V-265V輸入，主要應(yīng)用于非隔離的LED 驅(qū)動系統(tǒng)。本方案需驅(qū)動24串12并的LED陣列，輸入電壓范圍為176VAC-265VAC。
本文內(nèi)容包括電路原理圖、材料清單、PCB圖、性能測試數(shù)據(jù)和關(guān)鍵元器件計算方法。
方案基本特性：
- 極少的外圍器件
- 輸入電壓范圍：176VAC-265VAC/50Hz
- 系統(tǒng)效率：90%
- 功率因數(shù)：0.9
- 占空比最高可達(dá)百分之百
- 支持模擬調(diào)光
- 內(nèi)置抖頻技術(shù)，降低EMI 干擾
- 開路保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)
2.原理圖
注：該應(yīng)用輸入為176VAC-265VAC，輸出76V/240mA(24串12并)。
3.PCB圖及樣機(jī)圖片
PCB圖（單面板）
24串12并樣機(jī)圖片
4.BOM
5.測試參數(shù)
5.1線性調(diào)整度
不同的輸入交流電壓下對應(yīng)的輸出電流
5.2效率
不同的輸入交流電壓下對應(yīng)的效率
5.3功率因數(shù)
不同的輸入交流電壓下對應(yīng)的功率因數(shù)
5.4相關(guān)波形
5.4.1實(shí)測Toff波形 Toff=5uS
5.4.2輸出電流紋波 IRIPPLE=72mA
5.5.調(diào)光情況
在DIM腳接一個100K的可調(diào)電阻，可以實(shí)現(xiàn)0-100%調(diào)光，曲線如上圖所示。
6.關(guān)鍵元器件參數(shù)設(shè)計
基本設(shè)計參數(shù)：
注：每顆LED的壓降VF=3.2V，電流ILED=20mA。
相關(guān)參數(shù)計算
輸出功率： POUT= VOUT* IOUT=76.8V*240mA=18.4W
電感的峰值電流： IP=IOUT+IOUT*33%*0.5=[240+240*0.5/3]mA=280mA
電感的紋波電流： IRIPPLE=2*(IP-IOUT)=2*(279.6mA-240mA)=80mA
關(guān)斷時間： TOFF=5uS
6.1.電感
L= VOUT*TOFF/ IRIPPLE=76.8V*5uS/80mA=4.8mH，取常用規(guī)格5mH。
電感線徑：因?yàn)镮OUT為240mA，所以
線徑D=1.13*(1/J)^1/2，其中J為電流密度，這里取6
那么D=1.13*(1/6)^1/2=0.226mm，取0.23mm。
這里選擇線徑為0.23mm的5mH電感。
6.2.TOFF設(shè)置電阻ROSC
ROSC=TOFF/(4*10^-5)=5uS/(4*10^-5)=125K
這里選擇電阻規(guī)格為：125K/0805/1%
6.3.啟動電阻R1
因?yàn)镮VIN范圍是1mA-20mA
則 Rmax=(VDCmin-10.5V)/1mA=(176*1.414-10.5)V/1mA=238K
Rmin=(VDCmax-10.5V)/20mA=(265*1.414-10.5)V/20mA=18K
所以，R1=(Rmax+ Rmin)/2=(238K+18K)/2=128K
PRmax=IINopmax2*R1=0.0012*128K=0.128W
這里取阻值為128K的0.5W電阻。
6.4.采樣電阻
RCS=VREF/IP=0.2V/280mA=0.71Ω
PRCS=0.22/0.71W=0.056W，所以這里取0.71Ω/0805/1%
6.5.開關(guān)管
開關(guān)管耐壓值需大于輸入電壓的峰值
則VDS>1.414*VINmax=1.414*265V=374.71V，盡量選擇導(dǎo)通電阻RDSON小的MOSFET
這里選擇2N60，TO252-5L封裝。
6.6.繼流二極管
其反向耐壓值VRMS>1.414*VINmax=1.414*265V=374.71V，盡量選擇恢復(fù)時間快、導(dǎo)通壓降小的二極管，這里選擇HER207
注意：本方案為非隔離架構(gòu)，正常工作時，驅(qū)動板及LED燈板都帶電。安裝時，先將驅(qū)動連接到LED燈板后再通電。請嚴(yán)格遵守帶電操作規(guī)范，避免發(fā)生觸電事故！
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