拆测两个小功率非隔离LED筒灯并简单了解BUCK电路

jf201006

本文分三个部分：
一、拆解测量一个网红的蓝魅LED筒灯，主控RM9003；
二、拆另一个以WS3441为主控的非隔离5WLED筒灯；
三、简单了解BUCK电路。

两个比较典型的非隔离驱动，观察其主要波形，并简单学习常用的降压（BUCK）电路。
一、以RM9003为主控的虚标LED筒灯
这个是2.2元4个的，标称5W

拆下灯罩

主板情况，使用了6个2835LED

使用了RM9003主控

全家福

铝基板

点亮情况

电路图

手册中没有相关进一步的说明，
设计指导中有确定LED个数的计算

恒流的确定也没有给出Vref

但从设计指导中给出的几个电路猜测为0.6V
测量了几个波形
芯片的D脚

芯片的CS脚

单个LED的两端还是比较平稳的，是高压LED

将RS增大到62欧姆

芯片的D脚

芯片的CS脚

单个LED的两端还是比较平稳的，是高压LED

对比测量情况

5个LED的压降180多伏

网上评价用一两个月就变成爆闪灯了，从电路参数看
I=600/36=16.7mA
单个LED的功率约为0.59W，整个灯的功率为3.54W，虚标严重。
若散热不良，肯定使用时间不会很长。
若电流控制在14mA，RS取42欧姆，加强散热，可以使用较长时间。
取RS=47欧姆进行测试，室温28度，点亮后一小时，金属灯罩的外沿温热，其顶部已明显感到很热了。


原装经过半小时后的情况：


二、拆以WS3441为主控的非隔离5WLED筒灯
这个是驱动和灯盘分离的，先看驱动

主板正面

元件细节

主控是WS3441 ：一款高精度的LED 恒流控制芯片，应用于非隔离的降压型LED 电源系统，适合全范围的交流电压输入或者12V~500V 的直流电压输入。
其内部集成500V 功率MOSFET，只需要很少的外围元件，即可实现优异的恒流特性。
芯片内带有高精度的电流取样电路，同时采用了先进的恒流控制技术，实现高精度的LED 恒流输出和优异的线性调整率。
芯片工作在电感电流临界模式，系统输出电流不随电感量和LED工作电压的变化而变化，实现优异的负载调整率。
采用先进的源极驱动技术，芯片工作电流只有200uA，无需辅助绕组供电，简化设计，降低系统成本。
内部采用了独特的智能温度控制，可以轻易解决高温时灯闪的问题。
具有多重保护功能，包括LED 开路/短路保护、电流采样电阻短路保护和芯片过温保护。
背面

灯

拆开

是侧光的，有15个2835LED

15个是串联关系，低压LED

点亮

电路如下

手册中有电路图和恒流设定的说明




先测量一下，大概标出数据，不多说
芯片D脚，工作频率40kHz，占比0.18，理论输出为280*0.18=50.4V。

芯片SC脚，采样电压

LED负端对热地的情况

芯片工作电压

芯片2脚电压，与手册差不多

LED两端电压

纹波很大，但没有频闪。
灯罩升温情况

驱动升温情况

将其用3*1W的灯板测试如下


三、BUCK电路

BUCK电路也叫降压电路，通过PWM来控制输出电压Vo，Vo=Vi-Vl。
当使用：PWM控制开关时，Vo=Vi*D。其中D为：PWM的占空比。
图中：
电感L：可以将电能转换为磁能存储起来，也可以将磁能转换为电能进行释放。在整个电路中，需要注意到以下两点：
1 电感在进行储能与释放能量时，其极性会发生反向。
2 电感电流不能突变，其只能线性放大和减小。这个从电感的公式Ldi/dt=U就能看出来。
电容C：具备储能与释放能量的特点，与电感相反，其极性不会发生变化。
当外部电压大于电容电压时，其进行充电，当外部电压小于电容电压时，其开始放电。

在上面第二个LED驱动中，使用了这个电路，简化如下：

开关和L放在下面，这样的好处是方便使用NMOS管充当开关。
当开关闭合时，电流流向如下图


此时Vin为整个电路进行供电，二极管D截止，电感L将电能转换为磁能进行储能。其极性表现为右端正极，左端负极。
电容此阶段开始充电。电路输出电压Uout。电感两端的压差等于Vin- Vout。
当开关断开时，电流流向如下图


此时电感L相当于电池，对外进行放电。因为电感电流不能突变，所以流经电感的电流流向不变。极性发生变化，表现为右负左正。
此时二极管D起到了续流的作用。此时输出电压为Vout。

大概理解：
在开关闭合时，因为电感电流不能突变，其右端电势也只能随着电源供电储能，右端电势从0V逐渐升高，当升高至一定值以上时，
开关瞬间断开，停止输出电压的继续升高，此时输出电压略高于设定值。在开关断开后，电感开始释放能量，当右端输出电压低于一定时值，
开关再闭合，阻止输出电压的继续下降。来回反复的循环，使得输出电压始终保持在一定值上下轻微的波动，
而这种波动的压差可以理解为我们常说的纹波值。其可以通过调整输出电容的参数来降低纹波，保持稳定的输出电压。
动图如下：

结合第二个LED灯的输出电压波形：

当电压低到40V时，MOS管导通，输出电压迅速上升，L和C储能；上升到58V时，MOS关断，L和C释放能量，输出电压下降。
当电压下降到40V时，MOS管又导通，如此下去。图中的18V压差就是纹波。

相关PDF资料，小心避坑
RM9003B.PDF (193.02 KB, 下载次数: 1)

2023-7-8 20:54 上传

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RM9003E设计指导书.pdf (1.21 MB, 下载次数: 0)

2023-7-8 20:54 上传

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WS3441.PDF (615.38 KB, 下载次数: 0)

2023-7-8 20:56 上传

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谢谢观赏。
祝坛友们周末快乐！！

还小

不错

kinjiyou

这种带金属散热的寿命都可以的。。。

soma

电压好高啊

wfzdm

山上的产品，设计真不咋地，这东西就是计划报废吧

comicfansh

散热设计还是偏小了。灯珠超频使用，寿命不长。

石墨

楼主又出教程了
   
结论，这两个主控哪个好？

加旋

居然用上2835灯珠太好了。

kkdkj

好帖好帖，加入淘贴

qwazxx

贵有贵的道理，不看不知道

8139

jf的帖子一贯的详实，坐小板凳后排学习

zhumitang

前来学习围观。

xfai

学习学习

moontree

爱德朗用的线性恒流源，成本低，有频闪。

mhtlov

感觉可以搞

mimidog

第一个灯的电路图不太懂，请教下为什么LED6要单独布置出来，而不是跟LED1-5串联呢，
理论上电流相同，对IC的影响也相同，奇怪为什么要这样设计呢。

有点不烧

图文并茂，分析的详细，谢谢分享。

reise

好贴！太详细了

妲己的宝宝

研究得很仔细

aacyxjz

小心避坑好评