鄭 柱，姜 宇，廖 潔，何暢芳 ，陳向勇

(廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，廣東 佛山 528531)

基于CL1502的高性價比LED驅(qū)動電源設(shè)計

鄭 柱?，姜 宇，廖 潔，何暢芳 ，陳向勇

(廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，廣東 佛山 528531)

利用芯片CL1502作為反饋控制芯片設(shè)計了一款高效的14WLED恒流驅(qū)動電源。詳細(xì)介紹了該電源電路中每一元件的計算及選擇。結(jié)合CL1502說明書及電感電流臨界模式的特點，詳細(xì)給出了該電源方案中的核心元件---電感的設(shè)計步驟。應(yīng)用該方案設(shè)計的電源效率可達(dá)91％，電流的輸出精度可達(dá)±3％，整機成本不到1.3元，具有極高的性價比。

LED；驅(qū)動電源；CL1502；EPC13

1 引言

隨著各國節(jié)能計劃的相繼落實和實施，高效節(jié)能的LED照明行業(yè)進入了一個高速發(fā)展的時期[1]。但是由于多種條件的限制，國內(nèi)的LED照明產(chǎn)品良莠不齊，很多LED燈價格奇高，但真正壽命與宣傳的超長壽命毫不相符。而實際上，LED燈中的燈珠確實是超長壽命(可達(dá)數(shù)萬小時)，但與之配對的驅(qū)動電源的壽命則是數(shù)千小時。由此造成LED整燈與普通的熒光燈等節(jié)能燈在性價比方面并無明顯優(yōu)勢。因此開發(fā)高性價比的LED驅(qū)動電源成為目前LED照明市場的重要使命[2~3]。

若把生活比作一條軌道，其實大部分人、大多數(shù)時間，都在循規(guī)蹈矩地沿著固定的軌道方向行走。但有些人并不滿足于這樣的平靜，偏要探索不可預(yù)知的未來，于孫義而言，這樣的探索或是生命中的必然。孫義本是南京工業(yè)大學(xué)的副教授，過著教書育人、安穩(wěn)度日的悠哉生活，但“歲月靜好”對于一顆躁動的心而言并不是一種幸福，隨著對數(shù)字印刷和設(shè)計的了解越來越多、越來越深入，2008年，他創(chuàng)立了南京四色數(shù)碼科技有限公司，開始對數(shù)字印刷的探索，目前四色快印門店已開了8家；2010年，他又收購了東南文化，著力于以數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)文化創(chuàng)意集成，數(shù)字印刷實驗室隨即成立。

在本文中，我們采用CL1502電源芯片作為控制芯片，設(shè)計了一款非隔離式恒流驅(qū)動電源，該驅(qū)動電源輸出電流為240mA，恒流精度＆gt;3％，而且效率比較高，在220V的正常市電下可達(dá)91％。該方案所需元件少，成本低，體積小巧，可內(nèi)置于T5或T8LED燈管中，整機具有較高的性價比。

2 設(shè)計過程

2.1 設(shè)計目標(biāo)的確定

整機輸出功率為3W，負(fù)載采用3顆1W(正常工作電壓約3.3V，電流約300mA)LED燈珠串聯(lián)而成。輸入為全電壓(85V~265V),輸出電壓10V，輸出電流300mA，整機效率0.8。

2.2 具體設(shè)計過程

1) 基本設(shè)計目標(biāo)的確定

本方案中，負(fù)載燈珠(3014)采用的連接方式為8并16串，也即8路并聯(lián)，每一路16顆燈珠串聯(lián)，具體如圖1所示。

終于到了長江邊的蘄州城，我在那兒坐輪渡過了江。一踏上江南的土地，我就有一種特別的感覺。結(jié)結(jié)實實地站在了陽新的地面，我只需往南再跑一百多里，就到木港，我的狼剩兒就在那兒！三年冇見，他肯定長高了不少吧？丟的時候還只我大胯高呢。等見了面，我的狼剩兒該不會認(rèn)不得我了吧？他會生分我這個親娘嗎……我似乎觸摸到了他的鮮活的氣息，這氣息招引著我一路向南，奔向遠(yuǎn)方我兒子生活的那個地方。我心里涌動著幸福的期盼，腳步輕快了許多，才一天半工夫，我就趕了近百里路，次日擦黑就來到了富水河邊。問了河邊的人，他們說你從石浮橋過河，再往南走三十里，翻過十轉(zhuǎn)山就是木港。

(2)輸入濾波電容的主要選擇參數(shù)有電容容量和耐壓。根據(jù)經(jīng)驗，采用全電壓(也即輸入電壓范圍為85V~265V)時，輸入濾波電容一般按2~3μ/W來取值，單電壓時按1μ/W來取值。由于設(shè)計的輸入電壓為單電壓并考慮到電源的實際尺寸，此處選擇濾波電容容量為10μF。又由于母線最高電壓為373V，故選擇耐壓為400V的電解電容。

泉州市（縣、區(qū)）志愿者組織能夠選擇社會關(guān)注、群眾所需的項目，創(chuàng)造性地開展各具特色的志愿服務(wù)。志愿服務(wù)行動已從最初的街頭義務(wù)搞衛(wèi)生發(fā)展到深入社區(qū)以及社會公益事業(yè)的各個方面，組織了一系列志愿服務(wù)活動如“志愿泉州·和諧海西”、“愛在泉州與特奧同行”、“情系玉樹、奉獻愛心”、“低碳作為志愿者在行動”、“關(guān)愛農(nóng)民工子女”、“愛心午餐”、“百萬真情關(guān)懷外來工”、“金秋助學(xué)”等。尤其是在助老志愿方面，泉州更是走在福建省的前列。目前，泉州市已報名登記的助老志愿者達(dá)到14000多名，這些志愿者分布在社會各個領(lǐng)域，基本覆蓋了城區(qū)和部分鄉(xiāng)村的老年群體。

設(shè)計好的驅(qū)動電源需要放置于燈管的鋁槽中，實測表明鋁槽的高度為17.2mm，寬度最窄處為17mm，為防止電源接觸鋁槽外殼造成短路，設(shè)計好的電源還要套上一層熱縮管進行絕緣，故電源的實際高和寬都應(yīng)比17mm略小，實際設(shè)計高度≤16 mm，寬度≤16.2mm。

本驅(qū)動電源驅(qū)動的是1.2米長的T5燈管，該燈管主要面對國內(nèi)市場銷售，故輸入電壓范圍取175V~265V進行設(shè)計。

圖1 負(fù)載連接方式

2)輸入整流濾波電路元件選擇

(1)整流二極管的選擇?？紤]成本及通用性(降低庫存壓力)，對于該類較小功率電路，輸入端整流二極管直接選擇M7，其最大可重復(fù)峰值反向電壓為1000V，最大正向平均整流電流為1A。

3014燈珠正常工作時的電流為30mA，電壓為2.8V~ 3.6V。由于3014燈珠正常工作時電流約為30mA，故以每顆30mA為電流設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可得LED驅(qū)動電源的電流輸出應(yīng)為8*30mA=240mA。又由于3014正常工作的電壓范圍為2.8V~3.6V，為保證整燈的各項指標(biāo)，以每顆3.5V進行設(shè)計，可得驅(qū)動電源輸出電壓約為3.5V*16=56V。

(3)CL1502供電電阻的選擇

正常工作時，LED電源的輸出電壓為56V，允許50％的過壓，則Vovp=84V 。Rovp由下式?jīng)Q定[1]。

無人機測量技術(shù)能夠有效的提升對土地整治監(jiān)控工作的運行效率，通過獲取高質(zhì)量的正射影像圖，可以進一步減少在制圖中所消耗的時間，而且還能節(jié)省更多的人力，進而有效的提升實際工作效率，避免人員浪費以及引發(fā)相應(yīng)的高人力問題。與此同時，由無人機攝影測量而產(chǎn)生的影像圖，不但能夠為數(shù)據(jù)處理人員提供相應(yīng)的基礎(chǔ)地理信息，還能借助圖像進行相應(yīng)的長度、位置測量規(guī)劃，從而使得驗收工作的質(zhì)量得到有效提升。

由于沒有0.83Ω的電阻，此處我們用1.5Ω和1.8Ω的電阻并聯(lián)來代替，并聯(lián)的等效電阻值為0.82Ω。注意，一般此處選擇的采樣電阻的實際值比計算值略小。

4.筆記盡量放在課上進行，特別是剛開始訓(xùn)練時。這樣，學(xué)生會更認(rèn)真些，并逐步養(yǎng)成專心作業(yè)的良好習(xí)慣。它也能有效壓縮老師講課的時間，實現(xiàn)“精講”。

(2)過壓保護電阻Rovp的選擇

(1)電流采樣電阻Rcs的選擇

由電源尺寸限制可知，此處最多只能采用EE16(最大尺寸為16mm的骨架)的骨架，通過查資料可知，PC40材質(zhì)的EPC13可以承受14W的功率，故此處選擇EPC13作為輸出端電感的骨架。而由(6)式可知電感的感量為1.8mH。結(jié)合安培環(huán)路定理和電磁感應(yīng)定律[5]，對于一密閉勻強磁場有

(3)式中，L為電感感量，由下式定義。

(4)式中，Vin為母線上的電壓值，對于本方案，母線電壓范圍為實際設(shè)計時按最小值取，為f為開關(guān)管的開關(guān)頻率，由于人的聽覺頻率為20kHz以下，所以實際設(shè)計中開關(guān)管的頻率應(yīng)遠(yuǎn)離此頻率。本方案取50kHz進行設(shè)計，如最終計算出來的匝數(shù)骨架繞不下，可適當(dāng)調(diào)高此頻率以減少匝數(shù)。將以上參數(shù)代入式(4)，得

將(5)式結(jié)果代入(4)式可得Rovp=157kΩ。實際取值采用0805封裝精度為5％的電阻，其阻值在160kΩ附近即可。

3) CL1502周邊電路元件的選擇

由CL1502說明書，有

充分考慮果蔬產(chǎn)品市場需求的不斷增加，以及居民對于高質(zhì)量綠色無公害產(chǎn)品的傾向性。總結(jié)“膠州大白菜”品牌案例可以看出，果蔬產(chǎn)品品牌化離不開標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。要建立健全果蔬產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系。按照國際、國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，組織建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化品牌果蔬產(chǎn)品基地，推動果蔬生產(chǎn)專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

供電電阻的選擇比較靈活，此處按經(jīng)驗直接采用兩個750K，精度為5％、封裝為0805的電阻串聯(lián)。

(4)CL1502的VCC供電端濾波電容的選擇

這個電容主要用于抑制電磁干擾，選1uf的貼片電阻即可。

4)輸出端整理二極管的選擇

由于電源工作頻率較高，為提高電源的轉(zhuǎn)換效率，此處應(yīng)采用反應(yīng)速度快的超快恢復(fù)整流二極管(肖特基二極管)。在輸出回路中選擇肖特基二極管的重要指標(biāo)為最大峰值反向電壓，該電壓一般選擇為母線電壓最大值的1.3倍以上。綜合考慮，此處采用ES1J，其最大反向峰值電壓為600V，最大反向恢復(fù)時間為35nS。

5)輸出電感的選擇

得

式中，Φ為磁芯中磁通，N、L、i、B、S分別為線圈的匝數(shù)、線圈的感量、流過線圈的電流、線圈中磁場的磁感應(yīng)強度和有效磁芯截面積。當(dāng)流過線圈的電流i發(fā)生變化時，磁通量也跟著發(fā)生變化。假設(shè)開關(guān)管導(dǎo)通時，流過線圈的電流變化量為Δi，對應(yīng)的磁通變化量為ΔΦ，由(6)式有

假設(shè)此過程中，電流的變化引起的磁感應(yīng)強度的變化沒有引起磁通飽和，則依(6)式有

衣裳還冇扣好，又進來個畜生。他走到桌前，也往漆盒里丟了個小牌牌，然后取下長刀放在桌上，轉(zhuǎn)身就朝我撲來。我想完了，這樣沒完沒了地折磨，冇等見到我的狼剩兒，我就會被他們整死的。往年出去找狼剩兒，東跑西顛，那是冇得個準(zhǔn)信兒；這回有了準(zhǔn)信兒，卻還是這樣不順當(dāng)，——我找個人，么會這樣難啊。該怪我昨日清早走了回頭路的。連大梁都說，出了門就別往回轉(zhuǎn)了?？晌矣洅熘鞘旱膿芾斯?，硬要轉(zhuǎn)去拿著。我伸手摸了摸，這撥浪鼓還揣在長褲口袋里，硬邦邦地實在，稱手?？墒俏业睦鞘耗阍谀睦锇?？你要來救你的親娘??！我暈暈乎乎的，看著那個黑影朝我壓過來，絕望地呼喊：

結(jié)合(7)式和(8)式并將S用Ae代替，再考慮到CL1502工作于臨界狀態(tài)時其導(dǎo)通電流從0增加到最大值[6]，故有為電感峰值電流，由(6)式可得

式(19)中ΔB為電流變化引起才磁感應(yīng)強度的變化，通常稱磁通擺幅。設(shè)計中允許的磁通擺幅不同，線圈匝數(shù)也不同。開關(guān)電源工作時高頻變壓器磁芯中的溫度都較高，故計算磁通擺幅通常選擇100°C時的參數(shù)進行計算。通過查EPC13的材質(zhì)PC40的參數(shù)可知，在100°C時PC40的飽和磁通密度Bs=390mT，剩余磁通密度Br= 55mT。實際設(shè)計取ΔB=(60％~90％)×(Bs-Br)=0.201T~0.3T，代入(9)式，可得N=230~344匝，也即線圈的匝數(shù)并不惟一，可以取230匝到344匝。通常情況下磁通擺幅余量應(yīng)盡可能多，但這會導(dǎo)致線圈匝數(shù)的增加，并進而導(dǎo)致成本的上升甚至由于變壓器的尺寸限制而繞不下。所以具體繞制匝數(shù)多少應(yīng)視成本及電源指標(biāo)情況而定。

具體繞制時，開始繞的引腳和結(jié)束引腳要綜合PCB板布線而定。由于此處只用到骨架的兩個引腳，為固定好變壓器，還需要保留變壓器的另外兩個引腳，其余的引腳則拔掉。

6)輸出濾波電容的選擇

2014年3月18日，法官宣布ALDF等機構(gòu)聯(lián)合起訴邁阿密海洋館違反瀕危動物保護法不成立，洛麗塔重獲自由的希望再次落空。

非隔離電路對輸出濾波電容的要求沒有隔離電路那么嚴(yán)格，此處采用電容容量4.7uf左右即可。由于母線電壓高達(dá)373V，故電解電容的耐壓值應(yīng)比373V略大。此處取耐壓為400V，容量為2.2uf的電解電容。

(1) 基于qc1Ncs和解釋變量的四種模型修正似然比指標(biāo)都大于0.4，模型擬合效果較好；其中{q,lnRcs}得到的模型最優(yōu)，最差；在模型訓(xùn)練中對Rcs進行對數(shù)處理對模型帶來的改善要大于對q進行開根號的不利影響，而模型測試中二者的影響區(qū)別不大。

CGGA 全轉(zhuǎn)錄組測序的 mRNA 抽提和質(zhì)檢步驟同上，測序平臺為 Illumina HiSeq platform（美國 Illumina 公司）。

7)假性負(fù)載的選擇

目前，優(yōu)秀的企業(yè)或投資方將完全意義上的事前控制作為成本管控的核心思想，即在項目策劃階段就訂立利潤目標(biāo)，以利潤目標(biāo)為導(dǎo)向進行成本管控。成本策劃的實現(xiàn)途徑有以下幾種。

一般假性負(fù)載的選擇以整機正常工作時其消耗的功率不超過千分之五為宜。此處采用0805封裝，精度為5％，阻值為200K的電阻。

在高校中，擔(dān)任班主任的教師一般都比較年輕，大約在27歲-36歲之間。這些教師與大學(xué)生年齡差距較小，對生活充滿熱情，工作積極性高，與學(xué)生相處不容易產(chǎn)生代溝，能夠更好的融入學(xué)生群體，與學(xué)生進行溝通。

3 最終電路原理圖

結(jié)合前面的分析，可得實際應(yīng)用電路圖如圖2所示。

圖2 實際制作電路圖

4 實際測試結(jié)果

表1給出了輸入電壓分別為175V、220V和265V時的輸出電流、整機效率和功率因數(shù)的關(guān)系。

表1 14W非隔離式驅(qū)動電源的輸入輸出關(guān)系

由表1可見，實測電流約為224mA，比設(shè)計值略小，這是由于測試時我們采用的是電子負(fù)載，而電子負(fù)載通常比實際燈具要“重”的緣故。

本電源電路使用CL1502作為控制芯片設(shè)計了一款輸出功率為14W的高性價比LED恒流電源。該驅(qū)動電源結(jié)構(gòu)簡單，外圍元件少，成本低。實測表明，該方案的電流輸出精度在175V~265V范圍內(nèi)可達(dá)±3％，效率可達(dá)90％，而且價格低廉，具有極高的性價比，目前已廣泛應(yīng)用于1.2米長的T5燈管中。

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2015年“攀登計劃”廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項資金項目

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