👉🏿 👒 🏫 BOM成本低于1美元的LED驱动器。可能吗？ 😥 🎙️ 🐤

LED驱动器开发是一项有趣而复杂的任务。这个方向的市场非常饱和-有时似乎LED灯的生产无处不在。从车库开始，到大型工厂结束。至于司机，一方面是像飞利浦或Meanwell这样的巨头，另一方面是像Moso和Billion这样的好看的中国人，其次是没有名字的中国人...在这种情况下，将价格优化产品的任务添加到工程组件（电路和设计）中。

因此，我谈论的是LED驱动器的开发，它对组件的价格有很大的限制。

在上一篇文章中，我对LED设备的要求以及描述这些要求的法规文档进行了简短的分析。现在该谈论开发了。如您所知，“没有传统知识-结果是不可预测的”，我们将从此开始。

传统知识要求

电源电压230±10％
消耗功率15 W
输出电压：110-120V
电隔离：不需要
轻柔的涟漪：不超过5％
发光效率：不小于100lm / W
功率因数：至少0.9（也可以选择0.5）
设计限制：元件高度14mm，最大SMD（如果可能）。
LED驱动器的组件成本：不超过1美元

LED驱动器电路选项分析

考虑实施选项。

不带KKM的选件。在这种情况下，由于输出电压为110-120V，因此需要制作一个降压转换器。在降压转换器，整流器和存储电容器的输入端，这将产生约310V的恒定（纹波）电压。为了更清楚地讨论什么，在下文中，对于每个选项，我将给出可以在其上实现所考虑的结构的微电路的示例。不带KKM的降压转换器的微电路示例：LM3444，HV9910B，HV9961，BP2831。

单级组合式KKM /电流稳定器。转换的一个阶段提供输入正弦电流消耗和LED线路电流稳定的选项。芯片示例：TPS92074，BP2366，PT6917。有诸如HV9931之类的奇特选择。

线路驱动器。通过耗散调节器上的部分电源（类似于线性稳定器）来提供电流稳定功能时的一种选择。 NSI45090，FAN5640，PT6913，BCR402，BP5131芯片的示例。

两级：PFC +电流稳定器。第一级是升压KKM，然后在存储电容器上获得380-400V的恒定电压。具有电流稳定功能的第二级降压转换器。由于此解决方案通常用于功能更强大的LED驱动器，因此带有外键的芯片通常用于第一阶段（KKM），例如NCP1650，UCC38051，LT1249。

一阶段使用被动式KKM，例如“ Valley fill”。这种类型的KKM ~~在狭窄的圈子中~~是一个相当知名的方案，我将在下面对其进行详细介绍。

使用有源滤波器。这不是一个独立的选项，而是对其中一个选项的补充，它可以减少纹波电流，从而减少光束的纹波。有源滤波器可以在场效应和双极晶体管上实现。电路示例：

也有用于此目的的特殊微电路，例如BP5609，JW1210。

构造LED驱动器还有其他选择，例如，反激转换器或分段线性驱动器，因为它们显然不符合TK的要求，所以不予考虑。

为了便于分析，下表汇总了所考虑选项的优缺点：

驱动类型	优点	缺点
不带KKM的选件（降压）	便宜很多，更紧凑的元件并不多。在输入端存在电解质的情况下，可以提供低纹波的光。	低PF。
(APFC-buck)	➔ , . PF.	20-30%.
	➔ . . .	➔ , . PF.
	➔ . PF. . TRIAC-.	➔ , . 100%.
(boost PFC+buck)	PF. .	两个转换器➔更多元素➔更昂贵，尺寸更大。
单级+山谷填充	VF校正器比成熟的APFC更加简单two便宜，比两级结构更紧凑。	输出电压VF脉动，最小值为Uin / 2。 PF很难超过0.9。不适合功能强大的解决方案。
有源滤波器应用	可以减少光的波纹。	耗散功率efficiency降低效率。

关于Valley填充校正器的一些知识

在分析和选择选项之前，您需要简要说明什么是Valley fill无源校正器。该方案如下所示：

电容器C1，C2分别充电至网络电压幅度的一半。该电路的本质在于，使用二极管D1，D2，D3的电容器C1，C2从串联（充电时）切换到并联（放电至负载时）连接。结果，仅在整流市电电压的值变得小于振幅值的一半的期间内，才由电容器的能量为负载供电。因此，来自网络的电流消耗的持续时间扩大，功率因数增加。然而，该电路具有明显的缺点-输出电压具有明显的纹波-高达电压的一半。这会影响LED线路电压的选择，应小于输入电压幅度值的一半加上一定的裕量。

为了阐明PFC的工作原理，Valley-Fill在LTspice中建立了一个香料模型：

该模型在这里可用。您可以下载并进行实验，看看它是如何工作的。

LED驱动器结构的选择

首先，您需要强调电流隔离的问题。整个设备（灯）是用于电气安全的II类产品。为什么不需要电流隔离？如果该设备位于没有人可以触摸的金属元素的塑料盒中，则不需要隔离，因为该保护由该盒提供。在LED灯的示例中可以看出这一点-LED灯中的驱动器绝不会电气隔离。

显然，我不得不放弃了两阶段选择。即使我设法在两个阶段都找到了带有集成电源键的微电路（并且在第一个复审阶段（快速地）为升压PFC我也找不到这样的微电路，除了Power Integrations的巨大案例中的一些怪兽之外），这仍然是将有两个电源微电路和两个扼流圈。展望未来，我要说的是节流阀使BOM的成本显着增加。选件证明是昂贵的，此外，我弄清楚了布局并意识到它不适合给定尺寸的电路板。

接下来，我扔回线性驱动器。原因之一是120V的输出电压，这意味着需要在线性仪表上耗散一半以上的功率，这当然是不允许的。即使我们同意增加LED线路的电压（我也有这样的机会），但对于这种容量，线性驱动器并不是很适用。紧凑的塑料外壳中的大功率耗散会将其变成加热设备。

更准确地说，可以将线性LED驱动器用于这种功率，但只能通过牺牲功率因数或光的纹波系数来实现，而这是我不打算做的。这是第二个原因-通过PF或KP光不可能达到指定的特性。

您从TK的要求中还记得，我需要提供两种选择：一种不使用PFC，第二种使用Pf至少为0.9。分析的结果是，第一个选项的选择很明显-这是具有输出电流稳定功能的降压转换器。也就是说，输入滤波器➔整流器➔大容量电解电容器➔降压转换器。此选项非常简单，一般而言，考虑起来并不那么有趣。此外，我将仅考虑KKM的选项。

但是对于第二种选择，我遇到了一个困难的选择：{谷类填充校正器+降压转换器}或{APFC-buck +有源输出滤波器}。没有有源滤波器，就不可能获得给定的光脉动-这对我来说很明显。

有这样的怀疑。有源滤波器电路是一个附加的功率晶体管，因此，价格的增加以及附加的损耗意味着效率的降低。在另一个选择中，如果我可以使用“ Valley fill”方案获得所需的Pf，我会感到困惑。一方面，在IR的应用笔记中，功率因数高达0.96，但也存在细微差别。例如，我不想过度增加电阻Rvf的电阻。此外，存在正常降压调节没有足够的电压裕度的风险。建模表明有足够的库存，但事实并非如此。

因此，根据我的估计，带有“ Valley fill”校正器的选件使得有可能以更低的价格或相同的价格获得更高的效率，这对我的选择至关重要。

电路设计

该图如图所示：

电路元件描述：

FU1-保险丝，安全要求的要求；

RV1-压敏电阻，用于抑制高能量的微秒脉冲噪声以及纳秒脉冲干扰；

R1，R2-当设备与网络断开连接时，用于使输入电容器放电的电阻器；

C1-输入干扰滤波器的电容器（X2级电容器），抑制网络中的传导噪声，并且与RV1一起有助于抵抗脉冲噪声；

L1，L3，R3，R4-输入干扰滤波器的元件（导电，脉冲）；

VD1-整流桥;

C2，C3，VD2 ... VD4，R5-“谷粒填充”校正器的元素；

C4-输入电容器降压转换器；

R6，R8-为芯片供电的电阻器；

R7-一个电阻，用于设置超过输出电压的保护阈值（LED线断开时）；

C5-微电路电源电容器；

DA1-具有内置功率MOSFET的降压转换器微电路；

R9，R10-分流电阻；

VD5-功率二极管降压转换器；

L3-功率转换器降压转换器；

C6-输出容量。

项目选择

保险丝。我没看多久，来自Hollyland的紧凑型SMD保险丝25F-010H仅售$ 0.048。

压敏电阻。然后我不得不出汗。现在看来，我知道中国大陆和台湾的所有SMD压敏电阻制造商。根据合适的内容，我列出了这些元素并列出了这些元素：

结果，即使中国的价格也吓坏了，在这种情况下，我不得不放弃了SMD，选择以TVR05391KSY压敏电阻为0.027美元。

我还考虑过欧洲制造商，例如，Epcos有SMD压敏电阻，但不幸的是价格甚至更高。

X电容。这种电容器的SMD选项非常昂贵，因此来自~~世界领先~~制造商Chiefcon的0.1μF10 ％300V X2 J104K300A100是0.036美元的最佳选择。

电解电容器。在200V电压下，SMD电解质的选择不是很多，事实证明这些电解质的尺寸很大。考虑来自Lelon的“ VE”，“ VEJ”系列，来自Nichicon的“ ULR”，“ UUG”，“ UUJ”等。大小为12.5x13.5的10微法拉不适合我。结果，我遇到了一个有趣的中国制造商Ymin，其网站上说“小专家”。的确，VKM系列（12微法拉，尺寸为8x12.5）是一个很好的选择，每片仅售0.046美元。给两个。

二极管。MB6S二极管电桥（0.028），功率二极管选择了ES1J型-此处一切都是标准配置，但我想选择用于硅谷填充的较小二极管，我发现了PANJIT GS10xxFL的一个非常有趣的版本。 SOD-123封装中的电压高达1000V的二极管，您在开玩笑吗？不，它们存在。结果，GS1006FL仅为0.019美元。查找相同的超快，可以用作降低功率二极管。在进行热测试之前，我离开了这个想法。如果ES1J没有预热，则可以考虑一下。

Cho死最初，我转向Eurobrands，但报价显示最适合我的是Bourns的SRR1208，价格为0.28美元。甚至Wurth的报价都没有低于$ 0.3。这是一个电源扼流圈。结果，我将搜索向量转向了亚洲品牌。在审阅并引用了Ferriwo，ABC台湾，Fuantronics，Coilmaster等办事处的产品后，我选择了台湾公司Coremaster的SRI1207型号。仅售$ 0.142。

芯片。我决定选择BPS，因为它们在用于LED驱动器的微电路领域中拥有大量产品，我在许多设备中都遇到了他们的产品，并且在俄罗斯还有一个分销商-Platan。我选择了带有内置电源开关BP2832AJ的芯片-它具有与Pin-2-pin兼容的“哥哥”（或“姐妹”，请原谅我对性别的无知），BP2833和BP2836具有内置MOSFET较低的沟道电阻（如果您突然需要增加功率）或获得更高的效率）。此外，该芯片可以在俄罗斯联邦购买。

最终物料清单：

对于第一个版本，$ 0.81是一个很好的结果。这是一个很小的余地-因为您知道它是如何发生的，所以在测试了电路板的第一次迭代之后，通常会出现某种不匹配的情况，并且您必须添加一些“魔术”元素，每个元素三美元。

结论

如何在不增加新元件的情况下减少传导噪声？为什么在谷值填充校正器中不能使用薄膜电阻器？如何在不增加LED驱动器效率的情况下增加灯的发光效率？您将在本文的第二部分中学习这些和其他问题的答案。本文将致力于作者必须通过的测试以及开发板的第一次迭代，以及开发第二次迭代的器件。

力量很酷-应对它。

BOM成本低于1美元的LED驱动器。可能吗？