一套完整的小功率恒流LED驱动电源设计制作

似乎论坛上搞单片机控制一类的居多，不知道纯粹的模拟电源有没有人喜欢。

设计目标：

• 电压输入：100~265VAC 50Hz
• 输出电压：28~38V DC
• 输出电流：480mA恒流
• 额定输出功率：18W
• 电源效率：88%典型
• 功率因素：0.92/220VAC
• 使用环境温度：-20℃~40℃
• 电源寿命：》30000小时
• 抗浪涌电压：3000V

输出开路保护，不接负载通电测试2小时，恢复负载后驱动器能够正常工作。

输出短路保护，短路输出端通电工作两小时，排除故障后驱动器能够正常工作。

方案选型，首先这是个小功率恒流源，可选的方案大概有下面几个：

1. AC-DC恒压+DC-DC恒流，目前使用这种方案的厂家不多，大功率的居多，非常高规格的灯具里面会有一部分使用，优点是无频闪，恒流性能可以调节得非常好，大概1%左右吧。缺点是结构复杂，成本高。我们不需要那么高的规格，这个方案放弃。

2. AC-DC电阻采样做电流反馈，似乎采用这种方案的也很少了，采样电阻消耗功率，反馈调节繁琐，调节性能一般，很少见有使用这种方案的了。

3. AC-DC原边反馈，最常见的方案，得益于近两年大量的企业涉足LED行业，让人觉得LED行业有大把的钱赚，一大批专门做LED恒流驱动芯片的厂家随之而来。现在的LED驱动芯片原理都差不多，原边反馈，单级PFC，效率、驱动能力都差不多，甚至还有PIN-PIN的，估计又是抄片的吧。综合考虑，这次只是做个小实验，就选手头上有样品的吧，SY5800，数据手册在文件结尾。

电路本身没有什么好说的，按照数据手册的做就是了，如果公司用量大的话，直接让原厂FAE申请个DEMO板测试。设计的原理图如下：

具体的电路设计以后如果有人感兴趣再慢慢交流吧。

变压器设计，这个是开关电源设计的重点、难点，不过好在现在很多厂家都给出计算公式或者表格，一步一步计算就行了，我也是图省事，找厂家要了一个文档（文章结尾获取下载链接）

一步一步填写需要的数据，表格会自动生成所需要的参数。现在的芯片厂商通常都会给出这种类似的傻瓜式表格，只有少数几个地方需要注意的，其他的按照需要填写即可。如果想详细了解反激变压器的计算，可以去除表格的保护，按照表格隐藏的公式一步一步推理，这样会很容易理解，有兴趣的可以自己研究，我在这里就不详细推导了。

表格计算出来的参数仅供参考，根据我们的需要可以适当调整，我们选用EFD25的磁芯，5pin+5pin的电木卧式骨架，设计的变压器初级56T+54T，次级38T，辅助供电12T。线径通常按照6A每平方毫米计算，但是通常会因为绕不满一层或者刚好超出一匝两匝的调整线径，以方便变压器绕制。变压器绕线是个奇妙的东西，不同的绕线顺序可能会有不同的结果，有机会的话，大家也可以试试。实际绕制一个变压器，会在后面详细的图片说明。

PCB 设计，尤其开关电源的PCB设计，真是太有规律了，随便拿款变压器PCB 看，都似曾相似，最基本的初级在一边，次级在一边，变压器横跨初级和次级。一个好的开关电源布局很容易让人分辨初级和次级，包括初级的交流部分和直流部分，高压部分和低压部分，通常都是经纬分明的。

这个简单的电路用单面板就可以了，减少成本。下面的是PCB版图，图纸上可以清晰的分辨初级次级的隔离带，如果有可能的话尽量宽些，最少不能少于6.4mm，要不就得考虑爬电距离和电气间隙的问题了。高压部分，L、N两个市电输入，保险管前面必须保证3mm的间距，保险管之后没有具体要求，但是为了防止打火现象，尽量留宽一些。交流和直流某些安规机构也会有要求，最好在布局的时候就有所考虑。初级的电流回路环路尽量小，对后面的调试会有很大帮助的。下面是PCB的截图

漫长的PCB打样过程也不要闲着，准备元器件，设计变压器，绕制变压器这些工作都可以进行。我喜欢在PCB打样的期间把这些事情准备好，PCB一到，立马焊接调试。

重点和大家分享一下我绕制变压器的经验吧，也许坛里面许多兄弟都是搞软件的，没有太多机会接触开关电源变压器。本人是野鸡派，没有高手指导，也不知道绕制方法是否正确，说得不对的地方大家轻点拍砖，尤其不要打脸，拜托各位！

首先准备好磁芯和骨架。用国产的磁芯骨架不要太有信心，参数要稍微降低一点，不要芯片厂家用什么参数我们就跟着用什么参数，死得很惨的。别人可以找顶级的磁芯厂商支持，我们也许是在电子市场的地摊上找来的样品。你懂的。

当然小刀，镊子和斜口钳之类的工具是不可少的。别笑，哥穷，工具烂些就烂些吧，您要是实在看了过意不去，要想送我套好的，我也勉为其难收下

绕线机，个人觉得还是手摇的好，最好带显示，要不忘记匝数麻烦。

绕线至少要有个合适的夹具，自己动手做一个，骨架套在上面不晃动就好，骨架晃来晃去的真是心烦，也不好绕平整。

准备绕线了，先在骨架最里面包一层绝缘胶带，好处是这样绕的线会比较平整。

定位好1号脚位，开始按照设计的图纸进行绕制，缠绕漆包线到开始的引脚上，紧密的绕制线圈。通常第一次会多次尝试，原则是用足够大线径的导线，绕完需要的匝数之后刚好填满一层。

绕够匝数之后不要着急把漆包线拉回引脚，先缠绕一圈绝缘胶带，再把漆包线拉回，再用绝缘胶带包三匝。

按照设计，次级使用三层绝缘线加强绝缘，绕制之前和第一层一样，定好脚位固定，选择合适的线径绕满一层或者两层。绕线完成之后同样包三层绝缘胶带。

按照次序绕制其他的绕组。

好了，一个完整的变压器线包就绕制好了，看起来还不错吧。

去除漆包线的保护层，固定在设计好的脚位上。

这下该磁芯上场了，自己绕制变压器通常采取在两边垫气隙的方式获得需要的电感量。切记，反激开关电源在工作时，变压器在MOSFET开通时充当电感的角色，一定要留气隙防止变压器饱和。

电桥上！

一面垫气隙一面测量初级电感量，找到需要的电感量需要垫多厚的绝缘胶带，绕制第二个的时候会需要的。

调整好之后在磁芯外面用绝缘胶带固定。好了，欣赏一下外面的劳动结果吧。

如果有需要，可以测试一下漏感，调整RCD吸收的时候会用得着的。

好吧，急不可耐的装上电路板测试。

变频电源该上场了，提供外面需要的电压和频率，还带保护功能，这个最重要了

自制的保护盒，其实就是在交流回路中串接一个白炽灯泡，这样如果开关电源有短路等情况发生时不会发生爆炸等严重事故。尤其第一次上电，灯泡亮了的话表示你的电路有重大问题，立马关电检查。

连接好交流电，记得要断电操作，相信自己一定是最倒霉的一个，千万谨慎！！！一定！

好吧，我坦白，每次我上电的时候也是心惊肉跳的。不过这次似乎没有什么设计失误，上电就有输出了，测试一下空载电压正常，空载功耗正常，接入LED负载能够正常点亮。

第一次带负载一定要注意输入功率是否在设计的范围之内，通电几十秒我通常会关电，摸摸有无异常发热的地方。如果没有的话，再通电几分钟试试。一次次的延长通电时间，直到确保电路不会过热。

人品一如既往的好，或者是老衲的功力又长进了，基本没有发现什么问题。下一个重要人物登场了。测试电气参数。

看起来还是不错的，调整率和效率基本达到了设计要求。

万里长征也只是完成了第一步，路漫漫兮~~~还有好多工作要做呀，慢慢来吧，待续···

我了个去，码个帖子好累呀，改天再码，先歇会。啥都可以不服得服老呀！

继续更新。

电源初步测试没有问题，，效率和调整率都还比较理想，经过4个小时的拷机试验，手摸各元器件没有非常烫手的地方。但是，总得有个标准不是，手摸也太粗糙了

多路温度巡检仪上场！

先定义好各个测试点：

CH1：输入整流桥D2

CH2：主控芯片U1

CH3：输出二极管D1

CH4：共模电感L2

CH5：MOSFET Q1

CH6：磁芯

温度最高的是输出整流二极管，其实400V/3A肯定是足够的，估计是因为变压器设计的反射电压过高，输出二极管没有加吸收电路，反向恢复时间引起的损耗。但是温度还是在可接受的范围之内，算了懒得修改变压器设计。

更新电气测试

温度测试基本OK，开始测试电气参数，电压探头和电流探头先加上

示波器读取的电压和电流波形，CH1电压，CH4电流

很奇怪吧，分明做的是恒流电源，LED负载，怎么就输出包含了正弦波？是这样的，别担心，单级PFC都会有正弦纹波，工频引起的。如果用高级的相机或者摄像机拍照，会看到这种单级PFC驱动电路点亮的灯会有频闪，加大输出电容的容量会改善，但是不能消除，谁能够用单级PFC做出没有频闪的芯片的话肯定是业界的创新。

测试MOSFET的DS电压，也是验证设计的时候计算是否准确的依据。

很有趣的波形，为了单级实现PFC和反激变换，MOSFET的DS电压出现了100Hz的馒头包络。

再更新传导测试截图

第一次测试就OK 的截图

取消差模电感L1之后测试

恢复原状，取消共模电感L2之后测试

恢复原状，取消共模电感CX2之后测试

恢复原状，取消共模电感CX1之后测试