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妹纸手把手分析:一元包邮的家用LED日光灯泡,究竟是怎么做到的?

妹纸手把手分析:一元包邮的家用LED日光灯泡,究竟是怎么做到的? 芯片之家
2020-04-07
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导读:关于电路的学习,希望大家,enjoy!

作者:LR梁锐,整理:晓宇

微信公众号:芯片之家(ID:chiphome-dy)

在某电商平台看到在卖的LED灯泡,价格令人震惊,1元包邮!

这邮费都不够吧!

好奇做到这价格,究竟是什么用料,什么做工。于是买回来,就为了看看里面的电路。

几天后到货了,包装比较简陋,快递单直接贴在灯泡小纸盒上。不过我挺喜欢这种环保的方式。

拆开包装,拿在手上的灯泡轻飘飘的,外表面看起来有点廉价,不过这个价格不能再要求什么了。

另一个角度的摆拍。

拆开灯罩,电路板露出来了。

把电路板抠出来,可以看到市电220V通过两根白线直接连接到电路板上。线没有区分颜色,因为对电路板来说,火线零线可以互换,原因后面会说到。

一开始我以为这么便宜的LED灯,应该用的是阻容降压的电源驱动方案,那么电路板的背面会藏着一个大大的CBB电容。

下图就是某一款使用阻容降压电源驱动方案的LED灯,棕红色的是CBB电容,确实是大大的。

然而这款一元包邮的灯,电路板背面空空荡荡的,啥也没有。

整个驱动电路就是这么简洁!

究竟是用什么方案做的呢,下面对这款LED灯的驱动电路进行分析。


电路说明

先放上电路板高清大图,PCB走线都清晰可见:(单独打开照片可放大看细节)

对应的电路图:

实物与电路的对应关系:


原理分析

1、火线零线

这个LED日光灯泡接入家里的市电使用。市电通过两根线来传输,一根火线,一根零线。

市电即常称的220V电,波形公式为:u=311sin(wt),波形长这样:

可以看出,日常中常说的220V,其实是有效值。

峰值要高得多,达到了220 x √2 = 311V。(峰值=有效值的√2倍)

峰峰值要再翻倍,达到311 x 2 = 622V!(峰峰值=峰值x2)

这么一说是不是感觉很吓人,要知道人体安全电压是不超过36V。

2、整流桥

DB1的型号是MB10F,是常用的整流桥堆,它由4个二极管组成。利用二极管的单向导电性,它可以巧妙地把交流电变为直流电。

在交流电的正半周时,电流方向:

在交流电的负半周时,电流方向:

经过整流桥这么一整,LED1阳极的波形变为单向的直流电,原来的负半周全部变成了正的:

把火线和零线接到整流桥的位置互换一下位置,可以发现输出的波形还是一样,这就是火线和零线可以互换的原因。

3、LED灯

整流桥出来是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,具体型号不详。

按照一个LED灯正向导通压降为3V来计算,9个LED灯总的压降为:

3 x 9 = 27V

所以整流桥出来后的电压最高值311V,经过LED灯串后,到达限流芯片U1的电压为:

311 - 27 = 284V

注意这里的电压最高值311V没有考虑允许的电网电压波动,也考虑上的话,最高电压要再上浮10%。

4、限流芯片

限流芯片U1,即单通道恒流LED控制芯片,型号是RM9003B。

这个芯片内置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(除LED灯串之外的剩余电压)引起芯片两端所承载的电压波动时,维持恒定的电流,承担电路中的剩余功率。并且当温度过高时自动降低输出电流,以降低承载的功率。

恒流值通过电阻RS1设定,计算公式为:

恒流值If = 0.6 / RS1

所以恒流值If = 0.6 / 18 = 0.033A,即33mA

分析一下芯片U1承载的功率:

  • 当整流后电压为311V时,U1承受的电压为311 - 27 = 284V,承担的瞬时功率为:284 x 0.033 = 9.372瓦。

  • 当整流后电压为37V时,U1承受的电压为37-27 = 10V,承担的瞬时功率为:10 x 0.033 = 0.33瓦。

  • 当整流后的电压小于27V时,LED灯串正向导通压降至少为27V,故不能导通,芯片U1承担的瞬时功率为0。

有意思的是,芯片U1的数据手册里写道:“建议芯片功耗小于1.5W”,相对来说,这个灯泡实际的设计值有点大啊。

另外电容C1的容值不详,猜测是用来吸收灯泡上电瞬间的冲击,令U1开关更平缓。

行文至此,电路分析完毕!


总结

文章通过拆解一元包邮的LED灯泡,详细分析了采用RM9003B单通道恒流驱动芯片的LED灯电源驱动方案。

以上为纯理论分析,没有经过实际测量,欢迎大家批评指正。

那么问题来了,一元包邮这么便宜,会有什么问题吗?


这里就不展开讨论各种LED灯电源驱动方案的照明效果、寿命、成本等的优劣了,欢迎大家留言讨论!

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