本文要分析的电路
在某电商平台看到一款LED灯泡在售,价格惊天动地,1元包邮!
这个邮费不够!
我很好奇用什么材料和做工来达到这个价格。
所以我花了1块钱买回来,就是为了看看里面的电路。
几天就到了,包装比较简单,快递单直接贴在灯泡的小纸盒上。但我真的很喜欢环保的方式:
拆开包装,我手里的灯泡毛茸茸的,外面看起来有点廉价:
换个角度的定位:
取下灯罩,露出电路板:
拉出电路板,可以看到市电220V通过两条白线直接连接到电路板上。电线之间没有颜色区别,因为对于电路板来说,火线和零线是可以互换的,原因将在后面解释。
一开始我以为这么便宜的LED灯应该是用阻容降压电源方案来驱动的,所以电路板背面会隐藏一个很大的CBB电容。
下图是采用阻容降压电源驱动方案的LED灯。棕红色的电容是CBB电容led照明灯,真的很大。
但是,对于这个一美元的灯,电路板的背面是空的,什么都没有:
整个驱动电路就是这么简单!
用什么方案来做,下面分析一下这款LED灯的驱动电路。
一、电路说明
先放电路板的高清图,PCB走线清晰可见:(单独打开照片放大看细节)
对应的电路图:
实物与电路的对应关系:
二、原理解析
1、活泼和中立。
此 LED 荧光灯泡已连接到家中的主电源。市电通过两根电线传输,一根火线和一根零线。
市电就是常说的220V电。波形公式为:u=(wt),波形长度如下:
可见,日常生活中常说的220V其实是一个有效值。
峰值在 220 x √2 = 311V 时要高得多。 (峰值 = √2 倍 RMS)
再次将峰峰值翻倍至 311 x 2 = 622V! (峰到峰=峰 x2)
这么说是不是感觉很吓人,要知道人体的安全电压不超过36V。
2、整流桥。
DB1的型号是MB10F,是常用的整流桥堆,由4个二极管组成。利用二极管的单向导电性,可以巧妙地将交流电转换为直流电。
在交流电的正半周内,电流方向:
交流电负半周期间,电流方向:
整个整流桥后,LED1的阳极波形变成单向直流电,原来的负半周全部变成正:
将火线和零线接整流桥的位置调换一下,可以发现输出波形还是一样的,这就是火线和零线可以互换的原因。
3、LED 灯。
整流桥出自LED灯串,由9个LED灯串接而成。
LED灯的型号大致为“2835”,即尺寸为2.8mm*3.5mm,具体型号未知。
根据1个LED灯的正向压降为18V,9个LED灯的总压降为:
18 x 9 = 162V
所以整流桥出来后的最大电压是311V。经过LED灯串后,到达限流芯片U1的电压为:
311 - 162 = 149V
注意这里311V的最大电压值没有考虑允许的电网电压波动。如果也考虑的话,最大电压要提高10%。
4、限流芯片。
限流芯片U1,即单路恒流LED控制芯片,型号为。
该芯片内置600V高压MOS,功能框图如下:
芯片U1的工作原理是在输入电压变化(LED灯串以外的剩余电压)导致芯片两端承载的电压为波动。并且当温度过高时,会自动降低输出电流,以降低承载的功率。
恒流值由电阻RS1设定,计算公式为:
恒定电流值 If = 0.6 / RS1
所以恒流值If = 0.6 / 18 = 0.033A,即33mA
分三点分析芯片U1承载的功率:
芯片U1的数据手册上写着:“建议芯片的功耗小于1.5W”,那么我们计算一下它的平均功耗,看看是否在推荐值之内.
经整流桥DB1整流后,LED1阳极电压波形如下:
当电压在162V以上时led照明灯,LED灯串开启并亮起。对于波峰,弧度在 0.548 和 2.594 之间。
经过整流桥整流,再通过LED灯串,到达芯片U1的电压被削去162V,波形如下:
根据波形图,平均电压计算公式为:
最终计算出的平均电压Uav = 63.55V。
所以芯片U1的平均功耗为63.55 x 0.033 = 2.1W,超过了数据手册推荐的1.5W。
另外,电容C1的电容值未知。推测是用来吸收上电瞬间灯泡的震动,让U1的开关更顺畅。
至此,电路分析完成!
三、总结
文章通过拆解一元LED灯泡,详细分析了使用单通道恒流驱动芯片的LED电源驱动方案。
以上纯属理论分析,未经实测,欢迎批评指正。
关于成本,我从一些渠道了解到,这个方案的成品LED灯泡,加上包装盒,总成本确实不到1元!
那么问题来了,这么便宜,有什么问题呢?
首先,这是浪费电。大量的能量浪费在限流芯片U1上产生热量而不是发光。
其他问题,欢迎留言讨论!