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LED灯丝灯的电源设计技术

发布时间： 2014-4-22

LED灯丝灯的电源设计
 
目前的LED灯丝蜡烛灯采用0.9W的LED灯丝条二根串联，因此串联后的VF电压在DC145-150V，设定工作电流为10mA；LED灯丝球泡灯 采用0.9W的LED灯丝条四根，二串二并，VF电压在DC145-150V，设定工作电流为20mA。采用BP2831A为主芯片设计的非隔离开关恒流 电源电路如图2所示，PCB板如图3所示，LED灯丝灯的无频闪非隔离开关恒流电源实物如图4，电源的正反两视图如图5所示。

LED 灯丝蜡烛灯和球泡灯，二种灯可共用一个电源方案，对LED灯生产厂商来说无疑是生产资源的节省，配置蜡烛灯或球泡灯时只要按预先的方案，改变CS采样电阻 和电感的参数即可调整输出电流。此方案采用降压型恒流驱动芯片，因此，该方案可以输出10--60mA电流，按需调节。由于该方案是输出150V较高电 压，10--20mA较小恒定电流，因而它的输入电压范围只能在AC176--265V，即AC220±20V。如要兼顾AC110V和AC220V二种 电网电压，就要用升降压的驱动电源芯片来设计，可能会增加成本和电源的体积。目前只能针对AC110V输入和AC220V输入分别做设计，以满足两种电网 电压的需要。
　　
该方案的主要电气性能如表1所示，电源输入电压AC180—264V，输出电压DC150V，输出电流20mA(针对4根灯丝的球泡灯)，效率91%。该方案的材料清单(BOM)如表2所示，总零件数仅13个，是一种非常经济的实用方案。
 
交直流电压安全隔离
 
目前的LED灯丝灯是将LED驱动电源、隔离塑料衬圈和金属灯头共置于一体的，因此，隔离塑料衬圈就起到交直流电压安全隔离的作用，也是整灯过EMI等 认证所必须的措施。设计开关恒流驱动电源的PCB板的直径为18mm，设计如此小的目的是为了能将电源整体能深埋在灯泡的灯头内，而灯泡灯头是全金属的。 众所周知，所有的灯泡灯头在工作时都是直接与电网的一端连接的，处于交流高电压场；而电源的PCB板同时具有AC交流高压点和直流高压点，因此需要将整个 驱动电源与灯头金属体有个安全的隔离。隔离塑料衬圈就是一个简单有效、低成本的解决方案。同时，由于电解电容器的高度，目前的整个电源还不能埋没在灯头的 高度内，需要通过隔离塑料衬圈来借空间埋没整个电源。当然，也可以设计一个加长的金属灯头，来掩盖电源，但是电源与灯头内壁的安全隔离还是需要的。LED 驱动电源、隔离塑料衬圈和金属灯头的安置如图所示。
 
EMI测试
 
LED灯出口欧洲市场需要做CE认证，出口北美市场需要做UL认证。这些认证的关键是LED驱动电源必须过EMI测试，并要留有一定的余量。因此，LED灯丝灯的电源也必须过EMI测试。

EMI (Electro Magnetic Interference)直译是电磁干扰。电磁干扰分为传导电磁干扰(Conducted EMI)和辐射电磁干扰(Radiated EMI)。其中，传导电磁干扰噪声在火线、中线与地线间传播，包括火线与地线、中线与地线间的共模噪声(Common-mode Noise)，以及火线与中线间的差模噪声(Differential-mode Noise)。辐射电磁干扰噪声以辐射电磁场的形式在空间传播，包括由于非良好接地或接地反射电位不为零引起的共模噪声，以及由于没有很好控制的大信号环 路引起的差模噪声。

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