【導(dǎo)讀】目前市面上有很多低端LED產(chǎn)品都采用十分廉價(jià)的阻容降壓驅(qū)動(dòng)方案，這將有可能導(dǎo)致的兩大致命缺陷，一是炸機(jī)，二是LED擊穿。如何設(shè)計(jì)研發(fā)出安全，可靠，高性價(jià)比的產(chǎn)品是設(shè)計(jì)師們的重中之重。下文由彬輝電子方彬輝總工程師為大家實(shí)例分析解讀造成T8管驅(qū)動(dòng)炸機(jī)的設(shè)計(jì)失誤要點(diǎn)。
2015年6月4日，美國(guó)照明大廠CREE公司宣布召回700,000只LEDT8燈管。
2015年8月25日，歐司朗近5.5萬(wàn)支LEDT8 燈管因過(guò)熱隱患被宣布召回。
對(duì)于近期頻頻發(fā)生LED燈管被召回事件，我們有理由相信一個(gè)“好”的產(chǎn)品“貴”在品質(zhì)。質(zhì)量是企業(yè)成功的保障，而設(shè)計(jì)則是質(zhì)量的源頭。目前市面上有很多低端LED產(chǎn)品都采用十分廉價(jià)的阻容降壓驅(qū)動(dòng)方案，這將有可能導(dǎo)致的兩大致命缺陷，一是炸機(jī)，二是LED擊穿。如何設(shè)計(jì)研發(fā)出安全，可靠，高性價(jià)比的產(chǎn)品是設(shè)計(jì)師們的重中之重。下文由彬輝電子方彬輝總工程師為大家實(shí)例分析解讀造成T8管驅(qū)動(dòng)炸機(jī)的設(shè)計(jì)失誤要點(diǎn)。
驅(qū)動(dòng)電源PCBA頂層圖
驅(qū)動(dòng)電源PCBA底層圖
下面從PCB設(shè)計(jì)及樣機(jī)整機(jī)測(cè)試來(lái)分析該樣機(jī)的存在問(wèn)題點(diǎn)：
1、驅(qū)動(dòng)電源輸入和輸出電壓電流錯(cuò)誤標(biāo)示
2、保險(xiǎn)管采用2A/250V的玻璃管沒(méi)有套套管，不符合安規(guī)要求。
3、輸入輸出線焊盤孔太小、距離PCB板邊太近，也沒(méi)有做防拉設(shè)計(jì)和防堵孔設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)一方面會(huì)造成輸入輸出線容易斷裂；另外一方面在生產(chǎn)過(guò)波峰焊過(guò)程中焊盤容易堵死，后續(xù)工序焊接線時(shí)需要人工將焊盤孔打開(kāi)造成浪費(fèi)生產(chǎn)工時(shí)。
4、工字電感下面開(kāi)槽，但電感確不能部分放進(jìn)槽中，容易造成電感移動(dòng)和浮高現(xiàn)象。
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5、CBB電容放在工字電感之后，容易產(chǎn)生振蕩，造成干擾。
5、CBB電容放在工字電感之后，容易產(chǎn)生振蕩，造成干擾。
6、功率開(kāi)關(guān)管采用TO-220塑封12N65的場(chǎng)效應(yīng)管ID太大12A。一方面提高了成本，造成浪費(fèi)；另外一方面因?yàn)殚_(kāi)關(guān)管的結(jié)電容太大Ciss為2290PF，會(huì)造成驅(qū)動(dòng)不足的現(xiàn)象反而會(huì)影響驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換效率，實(shí)際測(cè)量開(kāi)關(guān)管最高峰值電壓才524V。因此建議設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)管用5N60或者7N60的MOS管。
在輸入AC264V開(kāi)關(guān)管DS極電壓波形
開(kāi)關(guān)管G極驅(qū)動(dòng)波形
在AC85V輸入條件下開(kāi)關(guān)管S極電流波形
7、在輸入AC265V時(shí)實(shí)際測(cè)量開(kāi)關(guān)管DS極之間最高峰值電壓有524V，而開(kāi)關(guān)管DS極之間的距離僅有0.67mm，安全距離明顯不夠，因此很容易造成炸機(jī)現(xiàn)象，特別是在助焊劑不純的情況下，DS極之間會(huì)形成一個(gè)電阻，那就更加容易出現(xiàn)炸機(jī)現(xiàn)象。改善對(duì)策是重新修改PCB將開(kāi)關(guān)管的引腳改為品字形設(shè)計(jì)，加大安全距離。
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8、開(kāi)關(guān)管的S極套有一個(gè)磁珠，磁珠在正常情況小可以當(dāng)成一個(gè)小電阻。但是在生產(chǎn)老化過(guò)程中由于電網(wǎng)的波動(dòng)和干擾，此磁珠很容易飽和與產(chǎn)生寄生振蕩，因而造成炸機(jī)現(xiàn)象。
9、吸收回來(lái)（SNUBBER電路）用的是一個(gè)貼片整流二極管M7，這個(gè)整流二極管1N4007的開(kāi)關(guān)速度很慢300uS而且正向壓降（1.3V）也很大，因此在帶負(fù)載老化過(guò)程中溫度會(huì)很高，實(shí)際測(cè)試超過(guò)變壓器磁芯溫度，因此建議改為開(kāi)關(guān)速度快一些的快速整流二極管FR107(RS1M)。
10、吸收回來(lái)（SNUBBER電路）用了一個(gè)1206的貼片電容，生產(chǎn)過(guò)程中容易造成斷裂，30多W的輸出功率為了達(dá)到比較好的吸收效果需要用到2NF/600V以上的電容，建議改為插件電容。
11、在PCB變壓器的主繞組之間走了一根變壓器過(guò)零檢測(cè)信號(hào)線，在大電流之間走信號(hào)線容易產(chǎn)生干擾，造成輸出電壓不穩(wěn)定和EMI干擾問(wèn)題。
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12、IC的VCC供電整流濾波線路上用了一個(gè)10uF/50V電解電容同功率開(kāi)關(guān)管并排放置在一起。一方面由于熱傳遞作用開(kāi)關(guān)管的溫度會(huì)傳遞到電解電容，造成電解電容的溫度升高影響電解電容的壽命；另外一方面電解電容和開(kāi)關(guān)管并排放置由于電容自身高頻下的電感特性和開(kāi)關(guān)管會(huì)產(chǎn)生振蕩造成EMI高頻干擾。
12、IC的VCC供電整流濾波線路上用了一個(gè)10uF/50V電解電容同功率開(kāi)關(guān)管并排放置在一起。一方面由于熱傳遞作用開(kāi)關(guān)管的溫度會(huì)傳遞到電解電容，造成電解電容的溫度升高影響電解電容的壽命；另外一方面電解電容和開(kāi)關(guān)管并排放置由于電容自身高頻下的電感特性和開(kāi)關(guān)管會(huì)產(chǎn)生振蕩造成EMI高頻干擾。
13、輸出用5A300V的高效率整流二極管HER504，在輸入AC264V時(shí)實(shí)際測(cè)試輸出二極管兩端的最高反向電壓為176V，因此可以不需要300V的管，改為200V的肖特基二極管，這樣可以提高驅(qū)動(dòng)電源的效率，降低產(chǎn)品的成本。
14、輸出濾波電容采用兩個(gè)并聯(lián)的470uF/50V的電解電容，會(huì)造成整流后接的第一個(gè)電解電容的溫度很高，第二個(gè)電解電容的溫度比第一個(gè)電解電容的溫度高很多，影響整個(gè)電源的壽命。改善對(duì)策為第一個(gè)電解電容用680uF/50V，第二個(gè)電解電容用470uF/50V，這樣濾波效果要好，兩個(gè)電容的溫度也會(huì)比較平衡，因此提高了整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源的壽命。
15、產(chǎn)品輸出為DC42V/740mA，變壓器次級(jí)繞組銅線用0.3mm，線徑偏小造成變壓器溫度高驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換效率低，建議改為0.25mm雙線并繞。
16、變壓器輔助繞組匝數(shù)偏少，使得VCC電壓才12V，會(huì)造成輸出恒流范圍過(guò)窄的現(xiàn)象，建議變壓器輔助繞組匝數(shù)增加一匝。
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