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【龙腾原创】零起点设计18W的LED调光驱动---实例分析

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tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 12:20:05
"要想知道梨子的味道,就要亲口尝一尝“,引用毛老人家的这句话作为本文的开篇。
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tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 19:59:06
 
,其实在这之前我并未设计过LED的驱动,但凡事都有第一次,只要用心去做,好多事情并不是我们想象的那么难。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 20:00:48
 
做这个LED驱动设计时在2012年,现在那家公司已经倒闭,所以并不涉及到保密之类的要求。

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 21:03:58
 
设计要求:
1.输入电压85VAC--132VAC/60HZ。
2.输出33V/550MA,采用11串27并,每颗灯珠0.06W,20mA。
3.高PFC,最低大于0.9。
4.整个驱动效率大于80%。
5.传导EMC按照EN55022标准,测试100VAC输入 ,PASS。
6.可调光,调光过程中无闪烁。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 21:26:36
 
要学会用递归的方法,把问题分解开,做LED驱动,只要保证其能满足LED的恒流特性,至于灯珠摆放,那是PCB工程的师了,中间有些交集,但可以协调。
虽然每一个指标都不是很难做,但要能够全部满足的芯片不多,经过一番研究,我选用飞兆的FL7701来做,这颗IC的是非隔离型LED驱动,支持PWM调光和高PFC。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-7-31 21:33:58
 
FL7701其技术手册上也有介绍驱动方案,但那个是2.5W的,与我们要求的18W的差距太大了!
是不是一开始就走错了?




FL7701(2.5W)驱动设计.pdf
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-1 11:35:39
 
又不是内置MOS管的,既然是外部驱动MOS管,18W应该是没有问题的。
forget
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副总工程师
  • 2014-8-6 10:32:00
 
请问浮地BUCK的LED驱动,LED两端都不用加入滤波电容吗?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 11:49:52
 
要加滤波的,厂商DEMO板中加的,技术文档中这个图上没显示出来
forget
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副总工程师
  • 2014-8-6 16:44:10
 
可是我见有些电路上面好像就没有加入滤波,比如TI的WEBENCH里面自动生成的电路,LED两端都没有并联滤波电容。
zhangguosong4
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高级工程师
  • 2014-8-19 12:11:55
 
不错,来学习了。。。
虎仔
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  • 2014-8-20 21:09:47
 
是怎样一个调光法,可手动调吗
qq80644864
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  • 2014-7-31 22:18:52
 
输入频率不对,EMC标准不对,可调光指什么调光???
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-1 10:43:25
 
感谢楼上的提示,频率已改正了,好长时间没有做LED,好多东西都忘了。呵呵,不能用欧盟的标准来测量日本的,这个标准应该可以替代的吧
qq80644864
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  • 2014-8-1 11:53:14
 
55022的标准不是LED电源用的。。。

chenzhouyu
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本网技师
  • 2014-8-1 19:04:57
 
您好,请教个问题:
LED采用11串27并,是先并再串好呢,还是先串后并好呢?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-1 19:08:22
 
我们是先串后并的,也有人说先并后串,这样可靠性高,但我不认为这样好
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-2 08:18:17
 
LED的工作压降在3V以上,如果损坏,压降会是多少?
qq80644864
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  • 2014-8-2 08:35:00
 
3V以下也是正常的很
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-2 09:24:42
 
一般来说,会低到多少?如果电压变的很低,那么与这个LED并联的其他LED是不是也不会工作,而其余串联的LED分压增加,从而电流增加更容易损坏?从这个方面来说,应该是先串后并好一些吧?
qq80644864
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  • 2014-8-2 09:45:18
 
低的会低到2.8V,看你的电流而定,又不是一成不变的,一般都是会先串的
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-3 21:18:18
 
因为需要测试灯珠,基本上什么情况都遇见过,生产中开路性/短路性损坏居多,老化后导通电压变化的很多。
forget
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  • 2014-8-6 16:44:55
 
一般大多数都是先串后并吧。
世纪电源网-冬仔
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  • 2014-8-11 09:28:50
 
感谢lz分享~
hwx-555
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  • 2014-8-20 20:31:02
 
这个产品效率有多少,80%?
chunrolll
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助理工程师
  • 2014-8-1 15:36:02
 
调光电源做出来太容易了,但做到兼容性很好,确实不易
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-1 18:26:21
 
使用的是红外调光的方案。FL7701是一颗8脚芯片,其引脚分布如下:
1----电流检测脚,依靠原变电阻上电压,检测输出极限电流。
2----PWM输出,连接MOS管的G极。
3----供电脚VCC。
4----控制振荡频率外接电阻脚。
5----模拟调光输入控制脚。
6----GND.
7----空脚
8----HV,高压

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-1 18:37:59
 
整灯光通量大于1300lm,支持遥控开关灯,待机功耗小于0.6W。
把上面的所有要求整理一下:
1.LED驱动满足输入功率18W,效率大于80%.
2.具有红外遥控功能,加入单片机处理。
3.主电路中加入开关或类似器件,可以实现开关灯。
4.EMC电路要改,3W的和18W的电路是不一样滴。
5.给遥控接收单元供电的问题。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-3 21:47:47
 
把功率变大,主要有两个途径:一是改变与LED串联电感值,二是改变MOS管S脚上检测电阻值。电感值参照下面计算公式进行优化,在电感值数值小,电流速率上升的快,在频率固定下,其能提供的功率也大。










ydcman
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  • 2014-8-4 08:58:16
 
写的不错!加油!
这个电感计算公式不确定的东西太多,只能用于极限分析吧?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 09:53:43
 
,是这样的,每个芯片都有自己的特点,要想琢磨透,必须要参阅技术手册多测试
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 10:35:06
 
电感的数值和检测电阻相配合,才能找出一个稳定的工作点。经过估算,初步选用工字电感为10*16---1.6MH,检测电阻为0.51欧姆,MOS管选2N60,频率电阻还是18K。改动的参数,其他的和基本不变,做个板子,V1.0版本先调试吧

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 18:28:19
 
EMC部分加入差模电感和一个共模电感,调试中如果不需要可以去除或短接,T3.T4。






tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 18:32:28
 
电感T3和T4用两个一开始也是为了调试方便,初始电路尽可能考虑多种情况,便于删减,调光部分暂且不加入。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 18:47:20
 
LED部分原理图,如下:


tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-4 18:48:49
 
采用先并后串,然后多个并联,这样的好处在于既满足可靠性,又便于在非规则下布局
YTDFWANGWEI
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  • 2014-8-5 08:40:49
 
先并后串可靠还是先串后并可靠?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-5 10:09:41
 
以前和一哥们讨论过,他觉得多个并联之后,万一有灯珠短路,会让与其并联的灯珠全部熄灭,这样很容易被发现,而灯珠故障存在概率性,不可避免的,但一颗小灯珠损坏肉眼是看不见的。
要是先串联的话,一颗灯珠短路只是他本身的变化,因为LED驱动是恒流源,总电流不会发生变化,但分路电流会往最低等效电阻支路流动,会造成这串灯珠慢慢被烧坏。
开路性损坏也类似这种道理。。。。。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-5 11:50:45
 
今天37度,阳光下真是热啊
ydcman
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  • 2014-8-5 13:37:45
 
呵呵,上个星期还好些,今天也是热的很,一出门用“热浪滚滚”来形容!
forget
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LV8
副总工程师
  • 2014-8-6 16:47:30
 
多个并联之后,万一有灯珠短路,会让与其并联的灯珠全部熄灭,这样很容易被发现
也不能这样说吧,多个串联的话,一个开路,其余的也会熄灭。
LED烧坏之后,有些也是开路的。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 18:29:52
 
嗯,我的意思是指和短路的灯珠并联的灯珠全部熄灭
hwx-555
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总工程师
  • 2014-8-12 12:22:47
 
LED需多串多并的话,我建议用十字交叉的方式,所有灯串横向并联,如10串10并的灯珠,即使坏掉一颗,其电流也是其它9颗LED平分(实际视Vf有差别)。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-12 13:41:45
 
,有道理
ydcman
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LV8
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  • 2014-8-5 14:11:52
 
请问怎么才能满足1300LM,对光效有要求吗?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-5 18:45:29
 
感谢参与!呵呵,对光效是有要求的,本例中为1300LM/18W为72LM/W。要实现这点主要是灯珠选择和灯罩的选择,灯罩透光率选为0.8以上,所以未加灯罩光通量约为1600LM,假如效率为0.8,那么1700LM/18W/0.8,灯珠选用110LM/W以上的
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 10:29:26
 
自己顶一帖!
fly2009
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  • 2014-8-6 16:55:12
 
,好贴子,必须顶!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 18:46:24
 
从3W到18W的改动还是比较顺利的,但在老化中发现一个问题:
输入功率会下降,到15W左右后,保持恒定,谁会接受这么一个LED驱动了?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 18:59:58
 
从头再来吧,仔细查阅技术手册,找万能的度娘,把可能会造成这种现象的假设写在纸上
1.假设:工作频率不对 对策:改变RT脚电阻‘
2.假设:检测电阻不对 对策:改变检测电阻
3.假设:主回路上电容太大 对策:加大或减小电容
。。。。。。。N多个假设,一一排除
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 19:05:20
 
备注一下,这颗IC还有另一个卖点,那就是无电解设计。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-6 19:10:14
 
最后偶然用手摸了一下恒流电感,发现温度挺高的,再看看输入功率竟然上升了些。估计是温度上升导致电感特性发生变化,那么要如何解决他?偶然在一个设计上,发现提高功率可以用两个电感串联,试一试,果然行啊!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-7 08:29:26
 

yuntaishan1
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助理工程师
  • 2014-8-7 12:23:40
 
写的不错!我也曾经遇到过掉功率现象,不过是L6562上
yuntaishan1
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助理工程师
  • 2014-8-7 12:27:46
 
,这些都是成型的产品吧,楼主现在做什么了?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-7 14:52:19
 
,算是成型的吧,经过了小批量生产,感谢大家关注!
ydcman
  • ydcman
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LV8
副总工程师
  • 2014-8-8 08:29:51
 
板凳坐观中,楼主继续。。。。
chunrolll
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助理工程师
  • 2014-8-8 11:01:26
 
楼主,请问你这个IC做大W数点,PWM调光时没声音么?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 11:53:56
 
感谢楼上关注,把功率改成18W之后,下一步就是要加入调光控制
领导指定选用的红外控制的方式,遥控器和接收芯片都是属于外购件,关于这点我不“感冒”,因为有很多大神们在做这些,他们做这个比较专业些,价格也不贵,还支持开发。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 11:57:39
 
我们老板和人家谈好了,给了些开发费,对方寄来样品,我再把电路加入到驱动中去
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 12:01:47
 
这种技术并不复杂,所以也不用担心“什么核心技术”在别人手里,好多事情都是可以谈的
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 12:03:02
 
大概看了一下芯片的技术指标,在工作时约5V/10MA,这个很重要,因为要设计配套的电源
yuntaishan1
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助理工程师
  • 2014-8-8 18:39:12
 
分工对开发周期缩短很有帮助!
forget
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副总工程师
  • 2014-8-8 20:26:31
 
备注一下,这颗IC还有另一个卖点,那就是无电解设计。
请问你说的“无电解设计”,指的是没有输出滤波电解电容吗?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:15:40
 
要是调光电源滤波除外的话,整个驱动都无电解,
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:19:27
 
在这个PCB图中可以看出是不需要电解的



tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:25:19
 
经过思考后,我决定还是用串联稳压式,提供接收部分电流。
照工作时10MA,最大损耗约1.3W,稳压管用先用2N60贴片封装的


tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:34:38
 
这个电路可以做全电压的,为了这个遥控电路所以我把他写成100VAC的,按全电压的测量110VAC/50HZ的 传导


tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:36:02
 

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:37:43
 

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:38:54
 

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-8 21:40:54
 
从EMC传导波形上面可以看出,余量还是比较大的,基本都在在10DB以上
坐标线别看成是尖峰哦
ydcman
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副总工程师
  • 2014-8-9 05:54:31
 
在论坛上,好久没看到这么好的帖子,看来积分都是浮云,应抛弃积分观念,将此贴置顶!
让更多人可以看到此贴!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-9 14:15:12
 
,感谢支持!
fly2009
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助理工程师
  • 2014-8-10 07:50:50
 
,好贴!支持置顶
yuntaishan1
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助理工程师
  • 2014-8-11 08:43:49
 
顶一帖!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-11 09:21:44
 
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-11 11:19:52
 
加入红外接收之后,做好板子,可以开始调试了。。。。。
luck2013
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  • 2014-8-11 11:46:48
 
留名,学习
jimmy
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版主
  • 2014-8-11 14:56:12
 
楼主用工字电感做主功率电感,要过EMC很有挑战唷!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-11 19:17:34
 
传导测试时,只要输入线不走电感和MOS管旁边,就可以PASS,否则就NG了
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-11 19:20:04
 
照明辐射测试,主要是针对原来家电中电视广播,现在基本都用有线电视或数字电视,所以这个指标一般不测了
ydcman
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  • 2014-8-12 08:34:47
 
建议楼主改用用E型磁芯或PQ型磁芯,辐射会小些
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-12 10:42:35
 
用磁环和E芯磁芯都试过,主要还是体积问题,既然传导能过,还是选工字电感吧
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-12 11:49:35
 
虽然已经立秋了,但这些天还是有些小热,降暑
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-12 19:38:18
 
在测试遥控功能时,一开始我也曾想用PWM为0时,来实现LED的关断。但在实测中发现不能完全关闭LED灯,而且功率约在2W,微闪
fly2009
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助理工程师
  • 2014-8-13 09:04:19
 
好贴要顶!楼主继续
hwx-555
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总工程师
  • 2014-8-13 10:10:13
 
PWM为0时电流基准理想下为0,但实际并不能达到这种状态,你的从调光端控制,电源还是一直有维持工作的电流。如有独立控制端口,可直接关闭电源芯片工作。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-13 19:37:12
 
嗯,对的,为了能够完全关闭LED,在其主回路上加一P型MOS管
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-13 19:43:25
 
在遥控关闭时,CUT信号为高,MOS管关闭;反之CUT信号为低,MOS管打开
串联电阻是为了分压,保证驱动的各个部分不超过最大电压和功率
yuntaishan1
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助理工程师
  • 2014-8-13 22:08:24
 
说的有点绕,这个值有计算的依据吗?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-14 09:04:52
 
,这个是按照串联稳压电路来设计的,兼顾功耗和驱动的要求,比较简单的,可以看看相关的书籍
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-14 11:58:31
 
做事情都不可能一番风顺,在调光中又发现两个比较棘手的问题:
1.是调光调的很低时,LED会闪烁。
2.遥控打开LED灯后,遥控器便失效了。。。。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-8-14 12:25:52
 
问个题外问题,按前面楼层说的,你的调光方式是用PWM信号来改变基准电压实现调光,也就是最终改变LED上的电流,想知道调光100%到10%亮度时的色温偏差是多少。其实以前也做了一款PWM调光产品,基本完成的时候就离职了,所以没有测这方面的数据。
回到楼上问题:
1,调得很低时闪烁,首先确定基准是稳定的,那就调下恒流环路;
2,遥控问题是受干扰了,可以在这部份线路做下屏蔽。另你的是什么方式遥控?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-14 22:12:32
 
,色温是由所选灯珠决定的吧?遥控不起作用是因为光干扰,我采用的是红外遥控方式,当LED点亮时,不可见光对其干扰,这也是偶尔才找到的原因,后来通过网上查找的资料证明了判断
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-14 22:13:25
 
每一个芯片都不可能尽善尽美,这颗IC也是一样的,采用的模拟调光,MCU产生约1KHZ的PWM波,后面经过RC滤波
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-8-14 22:21:21
 
这种改变直流电流来达到调节亮节的色温是会变的,可以去测下就知道。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-15 08:28:08
 
,我还真没想到这个,只测了100%的整灯。搞LED洗牌太快了,我是因为公司倒闭才走的,现在想想也是好事。
yutian378
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高级工程师
  • 2014-8-15 10:38:37
 
支持楼主
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-15 12:08:36
 
,谢谢!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-15 21:12:47
 

tom_1978
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  • 2014-8-15 21:14:36
 

tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-15 22:29:19
 
上面两个是测两个整灯时的记录
hwx-555
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总工程师
  • 2014-8-18 08:57:46
 
调到较低比例时再测一个看看啊
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-19 11:58:06
 
回复:HWX-555大神
呵呵,这是三年前测试的图形,早就不做LED了,所以也无法提供更详细的图形了
ydcman
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副总工程师
  • 2014-8-18 12:00:52
 
不错啊,你们的设备还挺齐全的,怎么会说到就到了?
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-18 16:21:12
 
,这些设备没多少钱的。“方向不对,努力白费!”就是那家公司关门的原因啊
fly2009
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助理工程师
  • 2014-8-18 18:20:58
 
,太油菜了!
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-19 12:02:47
 
对于LED闪烁,我发现只要当功率《15%P0时,肯定会闪烁,改变其他的参数均无法解决。
既然无法解决,对这种问题可以回避吧,所以我和写芯片的哥们交涉了一下,让他把减少时,PWM波最小占空比设置为25%,这样不就一切都解决了吗?
果然,换过芯片后,再次调试,再也没有发现闪烁的现象了。
hwx-555
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总工程师
  • 2014-8-19 12:13:52
 
我们以前用PWM调光时也遇过低比例时闪,不过最终还是处理掉了。可能你的控制方式不同。
tom_1978
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初级工程师
  • 2014-8-19 12:40:41
 
,可以问问,你们是怎么解决的?
hwx-555
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总工程师
  • 2014-8-19 13:25:48
 
开始以为是某个工作频点引起的,改频率不行;后来重新调整恒流环路,解决。
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-19 13:40:32
 
呵呵,环路和频率我都试过,都不行,调了近一个星期,实在没法子了
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-8-19 14:40:50
 
有没有可能是电压环?
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-19 15:19:04
 
不是的,电路图你也看到了,HV脚里面好像是带保护的,但这边的元件很少,改动之后影响整个电路的功率和稳定性
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-8-19 17:17:22
 
不好意思,之前没有细看前面线路。我们之前所用的是隔离方案,所以控制上就存在差别,你这个闪的问题,或是不一样的原因。
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-19 19:04:36
 
ydcman
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LV8
副总工程师
  • 2014-8-19 19:55:33
 
,赞楼主一个,我也曾遇到过这种事。。。。。
ydcman
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LV8
副总工程师
  • 2014-8-19 20:04:47
 
看了一圈,这帖子比某些“大神”写的好多了。但人家刚立了个标题就有人来顶了,看了半天啥都没看出来。。。。。
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-20 08:31:12
 
呵呵,多谢老兄支持!
fly2009
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LV3
助理工程师
  • 2014-8-20 18:08:46
 
我以前用6562做驱动时,也遇到过闪烁现象,但那个是变压器没设计好
相比较而言,驱动芯片发展的太快,也更新的太快了,现在价格已经很低了
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-21 11:57:55
  • 倒数10
 
,今天风和日丽顶个贴先!
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-8-21 13:32:06
  • 倒数9
 
调光是怎样控制的
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-8-29 19:30:27
  • 倒数7
 
,不好意思,前段时间出差了,所以好长时间没有上网
gaohq
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LV10
总工程师
  • 2014-8-30 13:52:22
  • 倒数6
 
估计大部分人都是这么干的。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2014-9-1 08:52:15
  • 倒数5
 
软硬件都是内部完成的就好办。如果是跟别的厂家配套的,这个麻烦。
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-9-1 10:52:44
  • 倒数3
 
不麻烦,关键是怎么看待这个问题,现在又好多都是外包的,对于企业来说,能够缩短开发周期,大大的减少研发成本。
jx924
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LV6
高级工程师
  • 2014-8-29 11:49:05
  • 倒数8
 
新颖开篇
zhangguosong4
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高级工程师
  • 2014-9-1 09:20:25
  • 倒数4
 
不错,来学习了。。
tom_1978
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LV4
初级工程师
  • 2014-9-12 10:36:24
  • 倒数2
 
活动快结束了,结贴吧
遥控中发现的问题就是光干扰,具体现象是遥控开机可以,但无法关机。
原因是开灯后光中有红外频率,所以遥控无法动作
fengyi12
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高级工程师
最新回复
  • 2015-9-15 14:30:21
  • 倒数1
 
楼主请能不能把你的板子卖一个给我?
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