长寿命LED电源与平面变压器设计步骤
技术：LED恒流驱动电源设计的步骤
技术：LED恒流驱动电源设计的步骤电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体在这里有电源技术干货、电源行业发展趋势分析、最新电源产品介绍、众多电源达人与您分享电源技术经验，关注我们，搜索微信公众号：Power-union，与中国电源行业共成长！LED灯作为一种新的照明用光源，正在逐渐得到大规模和大范围内的应用;决定LED灯的性能和寿命的核心部分是LED恒流驱动电路，LED灯的寿命(光亮度衰减)与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关。
本文以交流AC供电到输出恒定直流DC为例，设计中必须进行的几个步骤，搞定LED恒流驱动电源设计。
第一步：明确所设计LED驱动反激电源技术要求我们今天先从AC-DC用单端正激式开关电源拓扑开始，因为它是一种小型、经济，也是开关电源应用较多一种，并且它功率输出在50～200W是最合适的。
设计技术要求如下：输入电压：交流220V±10%纹波电压UP：0.5V输出电压UO：15V 输出波动电流IP：±0.1A输出电流IO：10A 占空比：D max=0.42第二步：LED恒流反激电源设计步骤1,总体流程图如同开关电源设计一样，LED驱动反激电源也是先进行总体考虑，然后对电源各部分分别进行设计，接下来就是设计总体和辅助功能，最后进行测试和设计优化的。
下面设计步骤流程：2. 驱动电源模块功能图第三步：变压器设计1、输出变压器次级电压U2计算UL是输出扼流圈在内次级线圈的电压降，Uf是输出二极管的正向电压。
最低的次级电压U2min为：设： (设定肖特基二极管)，则2、初、次级线圈计算输入直流电压U1的最小值使用按输出电路计算求得的U1min值。
根据中国输配电情况U1=200～253V,则变压比N为根据输出容量磁心尺寸关系表3-4 [2] 选取EI-30。
它的有效面积为S=111mm2。
磁心材质相当于TDK的H7C4,最大工作磁道密度Bm可从图3-4中查得.实际使用时的磁心温度约100℃，且要选择能保持线性范围的Bm，即0.3T以下。
LED驱动电源设计与方案攻略
LED驱动电源设计与方案攻略电源作为电子设备中的关键组成部分，对LED驱动电源的设计要求十分严格。
在设计和选择LED驱动电源时，需要考虑以下几个方面：效率、功率因数、输入电压范围、输出稳定性、保护电路等。
本文将从这些方面详细介绍LED驱动电源的设计与方案攻略。
首先，效率是LED驱动电源设计的关键指标之一、一般来说，LED的驱动电源效率应在85%以上才能满足节能要求。
为提高效率，可以采用高效率的开关电源作为LED驱动电源。
开关电源具有高效率和小体积等优势，能够满足不同功率和电压要求的LED驱动。
其次，功率因数的考虑也是很重要的。
较高的功率因数能够减少无功功率，提高电源的利用率，减少对电网的干扰。
为使LED驱动电源具有较高的功率因数，可以选择具备功率因数校正电路的开关电源。
第三，输入电压范围也需要考虑。
不同场景下的LED灯具可能需要适应不同的输入电压范围，因此，LED驱动电源的输入电压范围需根据实际需求来确定。
常见的输入电压范围是AC85-264V，即适用于各种家用电源标准。
最后，保护电路也是设计LED驱动电源时必不可少的部分。
保护电路主要包括过电流保护、过压保护、过温保护等功能，能够有效保护LED驱动电源和LED灯具。
过电流保护可以避免因负载过大而烧毁电源，过压保护可以避免负载过小或电网电压突变时对LED产生损坏，过温保护可以避免过高的温度对电源和LED产生损坏。
综上所述，设计和选择LED驱动电源需要从效率、功率因数、输入电压范围、输出稳定性、保护电路等多个方面进行考虑。
合理的设计和选择LED驱动电源能够保证LED灯具的正常工作并满足节能要求，为用户提供舒适的照明环境。
设计LED驱动电源需要综合考虑以上几点，根据具体场景和需求来确定最佳方案，以实现高效、稳定和可靠的LED驱动电源。
led驱动电源变压器设计方案
led驱动电源变压器设计方案LED驱动电源变压器是一种重要的电子元器件，用于将输入电源的电压变换为适合LED灯使用的输出电压。
本文将介绍一个可行的LED 驱动电源变压器设计方案，详细阐述其设计原理和实施步骤。
一、设计原理1.1 变压器原理变压器是一种通过电磁感应原理实现输入输出电压转换的装置。
它由输入线圈（主线圈）和输出线圈（副线圈）构成，通过磁场耦合实现电压转换。
1.2 LED驱动电源基本要求LED驱动电源需要满足以下基本要求：- 稳定的输出电压，适合LED工作；- 输出电流稳定，满足LED工作电流需求；- 高效率，减少能量损耗；- 小型化，方便集成在LED灯具中。
二、设计步骤2.1 确定输入电压范围首先，根据实际应用需求，确定输入电压范围。
LED驱动电源一般使用交流电源输入，常见的输入电压范围为220VAC或110VAC。
根据实际情况选择合适的电源输入。
2.2 确定输出电压和电流需求根据所需的LED工作电压和电流，确定输出电压和电流需求。
LED 灯通常需要恒流驱动，所以确定输出电流非常重要。
同时，为了保证LED的寿命和工作效果，输出电压也要稳定。
2.3 计算变压器的变比根据输入电压范围和输出电压需求，计算变压器的变比。
变比的计算公式为：变比=输出电压/输入电压。
选择合适的变比能够满足输出电压需求。
2.4 选择合适的变压器铁心根据变压器的功率需求和频率，选择合适的变压器铁心材料。
铁心材料的选择直接影响到变压器的效率和体积。
2.5 设计变压器线圈参数根据变压器的变比、输入电流和输出电流，计算变压器的线圈参数。
线圈的匝数和线径需要根据电流需求和铁心尺寸进行设计。
2.6 选择适当的软磁材料为了减小磁芯的磁滞损耗和涡流损耗，在变压器的磁芯上选择适当的软磁材料，如铁氧体材料。
2.7 进行变压器的结构设计根据已有的参数和要求，进行变压器的结构设计，包括线圈的布局、磁芯的安装和绝缘层的选材等。
2.8 进行变压器的制造和测试根据设计要求，制造变压器并进行相应的测试，包括电压和电流的稳定性测试、效率测试和温度测试等。
LED灯驱动电源设计
LED灯驱动电源设计LED灯驱动电源设计是一项非常重要的工作，它直接关系到LED灯的运行性能和寿命。
在设计LED灯驱动电源时，需要考虑输入输出电压、电流要求、效率、保护措施等方面。
下面将详细介绍如何设计LED灯驱动电源。
首先，需要确定设计要求。
LED灯的输入电压一般为12V或24V，输出电压和电流根据具体灯具的要求而定。
此外，还需要考虑驱动电源的效率要求，一般LED灯驱动电源的效率要在85%以上。
同时，需要考虑灯具的功率因素和功率系数要求。
其次，根据设计要求选择合适的电源拓扑结构。
常见的电源拓扑有线性稳压电源、开关稳压电源和开关变换器电源等。
对于LED灯驱动电源来说，开关变换器电源是常用的选择，因为它具有高效率、小体积、稳定的输出特性。
然后，需要选择合适的开关器件。
开关器件一般有MOS管、IGBT等，选择开关器件需要考虑其电流承受能力、开关速度、导通损失、开关损失等因素。
接着，设计输出滤波电路。
输出滤波电路可以减小输出纹波，提高输出电压的稳定性。
常见的输出滤波电路有电感滤波和电容滤波，可以根据具体要求选择合适的滤波电路。
此外，还需要设计保护电路。
LED灯驱动电源的保护电路主要包括过电流保护、过温保护、短路保护等。
过电流保护可以通过电流检测电路和过流保护元件实现；过温保护可以通过温度传感器和温度保护元件实现；短路保护可以通过短路检测电路和短路保护元件实现。
最后，进行性能测试和验证。
设计完成后，需要进行性能测试和验证，包括输入输出电压、电流、效率等参数的测试，以确保设计的LED灯驱动电源满足要求。
总结起来，设计LED灯驱动电源需要考虑输入输出电压、电流要求、效率、保护措施等多个方面。
通过选择合适的拓扑结构、开关器件、滤波电路和保护电路，并进行性能测试和验证，可以设计出稳定、效率高、安全可靠的LED灯驱动电源。
LED TV 电源与PCB设计
D4
C out
・Ci、Lr共振动作 ・同时副边二极管导通，向副边输送能量。
电流
中点电压
D1
V in
D2
Q1
Lr
D3
＋
CV
Lp
L S1
L S2
D4
C out
Q2
Ci
LED TV 电源种类
1、单电源板（AC-DC）； 2、恒流板（DC-DC-LED恒流）； 3、二合一电源板（单电源板与恒流板整合）； 4 、三合一与四合一板（电源+恒流+主板与TCOM板）
LED TV 电源与PCB设计
常用开关电源拓仆结构
1：反激式电路（通常功率小于120W以下） a）单端反激式。 b）有源钳位反激式 2：正激式电路（500W以下）。 a）单管正激。 b）双管正激 3：推挽电路
4：半桥电路（500W以下）。
a）非对称半桥电路. b）有源钳位半桥电路 C）LLC半桥电路
1：常规二合一。
LED1—LED8
Output2
LED9—LED17
Bridge Rectifier
PFC Block PWM Output3 Output2
24V
12V
FB
二合一电源板简介：
1：高压方案二合一。
PWM 或LLC 电路
LED1—LED8
Output2
LED9—LED17
Bridge Rectifier
电源PCB设计
开关电源电流回路 1：PFC电路
电源PCB设计
旁路电容的放置规则
焊盘
旁路电容
电源PCB设计
开关电源电流回路 1：PFC电路
电源PCB设计
开关电源电流回路 1： 反激式主电路设计事项。
变压器的设计过程包括五个步骤确定原副边匝数比
变压器的设计过程包括五个步骤：①确定原副边匝数比；②确定原副边匝数；③确定绕组的导线线径；④确定绕组的导线股数；⑤核算窗口面积。
(1)原副边变比为了提高高频变压器的利用率，减小开关管的电流，降低输出整流二极管的反向电压，减小损耗和降低成本，高频变压器的原副边变比应尽量大一些。
为了在任意输入电压时能够得到所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压选择。
选择副边的最大占空比为，则可计算出副边电压最小值为：，式中，为输出电压最大值，为输出整流二极管的通态压降，为滤波电感上的直流压降。
原副边的变比为：。
(2)确定原边和副边的匝数首先选择磁芯。
为了减小铁损，根据开关频率，参考磁芯材料手册，可确定最高工作磁密、磁芯的有效导磁截面积、窗口面积。
则变压器副边匝数为：。
根据副边匝数和变比，可计算原边匝数为：。
(3)确定绕组的导线线径在选用导线线径时，要考虑导线的集肤效应。
所谓集肤效应，是指当导线中流过交流电流时，导线横截面上的电流分布不均匀，中间部分电流密度小，边缘部分电流密度大，使导线的有效导电面积减小，电阻增加。
在工频条件下，集肤效应影响较小，而在高频时影响较大。
导线有效导电面积的减小一般采用穿透深度来表示。
所谓穿透深度，是指电流密度下降到导线表面电流密度的0.368(即：)时的径向深度。
，式中，，为导线的磁导率，铜的相对磁导率为，即：铜的磁导率为真空中的磁导率，为导线的电导率，铜的电导率为。
为了有效地利用导线，减小集肤效应的影响，一般要求导线的线径小于两倍的穿透深度，即。
如果要求绕组的线径大于由穿透深度所决定的最大线径时，可采用小线径的导线多股并绕或采用扁而宽的铜皮来绕制，铜皮的厚度要小于两倍的穿透深度。
(4)确定绕组的导线股数绕组的导线股数决定于绕组中流过的最大有效值电流和导线线径。
在考虑集肤效应确定导线的线径后，我们来计算绕组中流过的最大有效值电流。
原边绕组的导线股数：变压器原边电流有效值最大值，那么原边绕组的导线股数（式中，J为导线的电流密度，一般取J=3～5 , 为每根导线的导电面积。
变压器的设计步骤和计算公式ppt课件
5.5×65
=
=
67.75
127
67.75
340
= 0.533A
= 0.199A
= 2.81A
127
2.3 确定磁芯型号尺寸
按照表1，65W可选用每边约35mm的EE35/35/10材料为PC30磁芯磁芯
Ae=100mm2, Acw=188mm2, W=40.6g,
2.4 计算初级电感最小值Lpri
反馈匝数:+12V => Nsn =
+24V => Nsn =
12+0.7 ×3
5+0.7
24+0.7 ×3
5+0.7
(匝)
= 6.68
取7匝
= 13
取13匝
2.9 检查相应输出端电压误差
% =
+12V
+24V
+5V
% =
% =
% =
(
( ×′ − )
V 01 +V D 1
(匝)
1.9 、检查相应输出端的电压误差
( × ′ − )
% =
× %
式中:δVsn% : 相应输出电压精度%。
Vsn : 相应输出电压值。
Nsn : 计算的相应输出电压匝数。
N’sn : 选取的整数相应输出电压匝数。
如果输出电压不能满足规定的精度，可以将主输出绕组Ns1增加一匝，再计算
×−)
.
( −)
(
×−)
.
× %
× % = . %
变压器设计步骤
变压器设计步骤1目的希望以简短的篇幅，将公司目前设计的流程做介绍，若有介绍不当之处，请不吝指教.2设计步骤: 2.1 绘线路图、PCB Layout. 2.2 变压器计算. 2.3 零件选用. 2.4 设计验证.3设计流程介绍(以DA-14B33为例):3.1 线路图、PCB Layout 请参考资识库中说明.3.2 变压器计算:变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就DA-14B33变压器做介绍.3.2.1决定变压器的材质及尺寸:依据变压器计算公式Gauss x NpxAeLpxIpB 100(max)=B(max) =铁心饱合的磁通密度(Gauss)Lp =一次侧电感值(uH) ? Ip = 一次侧峰值电流(A) ? Np = 一次侧(主线圈)圈数 ? Ae =铁心截面积(cm 2)B(max) 依铁心的材质及本身的温度来决定，以TDK Ferrite Core PC40为例，100℃时的B(max)为3900 Gauss ，设计时应考虑零件误差，所以一般取3000~3500 Gauss 之间，若所设计的power 为Adapter(有外壳)则应取3000 Gauss 左右，以避免铁心因高温而饱合，一般而言铁心的尺寸越大，Ae 越高，所以可以做较大瓦数的Power 。
3.2.2 决定一次侧滤波电容:滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power ，但相对价格亦较高。
3.2.3 决定变压器线径及线数:当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm 2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。
3.2.4 决定Duty cycle (工作周期):由以下公式可决定Duty cycle ，Duty cycle 的设计一般以50%为基准，Duty cycle 若超过50%易导致振荡的发生。
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长寿命LED电源与平面变压器设计步骤
系统可靠性定义及指标
开关电源是各种系统的核心部分。
开关电源的需求越来越大，同时对可靠性提出了越来越高的要求。
涉及系统可靠性的因素很多。
目前，人们认识上的主要误区是把可靠性完全（或基本上）归结于元器件的可靠性和制造装配的工艺,忽略了系统设计和环境温度对可靠性的决定性的作用。
据美国海军电子实验室的统计，整机出现故障的原因和各自所占的百分比如表1所示。
在业界上，通用的可靠性定义为：在规定条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
此定义适用于一个系统，也适用于一台设备或一个单元。
描述这种随机事件的概率可用来作为表征开关电源可靠性的特征量和特征函数。
从而，引出可靠度[R（t）]的定义：系统在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。
如系统在开始（t=0）时有n0个元件在工作，而在时间为t时仍有n个元件在正常工作，则可靠性R(t)=n/n0 0≤R(t) ≤1 失效率λ(t)= - dinR(t)/dt λ定义为该种产品在单位时间内的故障数，即λ=dn/dt。
如失效率λ为常数，则 dn/dt=-λt n=n0e-λt R(t)=e-λt0 MTBF（平均无故障时间）=1/λ 平均无故障时间（MTBF）是开关电源的一个重要指标，用来衡量开关电源的可靠性。
从各研究机构研究成果可以看出，环境温度和负荷率对可靠性影响很大，这两个方面对开关电源的影响很大，下面将从这两方面分析，如何设计出高可靠的开关电源。
其中：PD为使用功率；PR为额定功率主。
UD为使用电压；UR为额定电压。
环境温度对元器件的影响，环境温度对半导体的影响硅三极管以PD/PR=0.5使用负荷设计，则环温度对可靠性的影响，如表2所示。
影响寿命及可靠性的因素
1.决定寿命的主要部件：
①电解电容器
电解电容的封口部位会漏出气化的电解液，这种现在会随着温度升高而加速，通常会认为温度每上升10℃，泄漏速度会提高2倍，所以就会出现我们常说的每升高10度温度寿命减半。
②开关晶体管
高速功率二极管
这类部件在规格的界限内使用时，基本上可以维持7-10的寿命，但电源通断时所产生的物理应力，热应力会导致元件劣化，提前损坏。
③光耦
电流传在率（CTR）随着时间的推移会逐渐减少，所以就会导致发光二极管的电流不断增大，有时会超过最大限制电流时，致系统失效。
④冲击电流保护输入电阻、功率型NTC
为防止电源输入时产生的冲击电流，设计者一般增加NTC等一些保护进去，而这个保护装置所承受的电流高达额定值的数十倍至数百倍，结果就会导致过热疲劳，引起断路。
⑤风扇及开关
风扇也是影响寿命的重要器件，机械部件的磨损都会加速它的老化失效，而开关也是有次数的。
高寿命电源设计原则
从前面可以不难发现：温度每升高10℃，失效率加倍，若将此并非地十分精确的法则应用在电源中，那就要将其应用于电源中的所有元件，因为整个失效率λ=λ1+λ2+λ3+…这很清楚表明须要进一步降低器件温度。
1.可靠性设计与器件的功能设计相结合，在满足器件性能指标的基础上，尽量提高器件的可靠性水平。
2.应针对器件的性能水平、可靠性水平、制造成本、研制周期等相应制约因素进行综合平衡设计。
3.在可靠性设计中尽可能采用国、内外成熟的新技术、新结构、新工艺和新原理
4.对于关键性元器件，采用并联方式，保证此单元有足够的冗佘度
5.原则上要尽一切可能减少器件数目
6.在同等体积下尽量采用高额度的元器件
7.原则上不选用电解电容
8.应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件，禁止选用塑料封装的器件
9.降低应力，也可以将温度视为热应力，它会使元件失效率增加，使用寿命降低等。
例如：绝大多数半导体器件最大结温额定值为150 ℃，若保持其结温不超过105℃，即可得出其应力缓解因数为105/150=70%.应力缓解是出色的工程师为减低器件内的应力来降低它的失效率最常用的方法之一。
除上面所说的温度。
器件的失效及寿命也与其电压和电流的电应力有很大关系。
一般来说半导体器件的典型电压缓解因数为80%，它是表示施加给器件的最恶劣工作电压不超过其额定值最大电压80%，应力缓解意味着设计过程需要适当的选择器件的余量。
最差情况分析（WCA）
目的：无论元件的容差如何，都须满足设计指标，即每个元件容差的变化都发现在同一电源时，也要保证电源符合设计要求。
对于设计高寿命的电源，这一步骤非常重要，但它不同于应力，应力目的是分析验证元件的应力有没有超过规格。
这种分析方法具有优良的实用性，能对电路进行深入而全面的可靠性分析，WCA 是一种全面系统分析电路可靠性的方法，在电源可靠性设计中将占据重要地位。
电路中各电子器件在初始容差外还存在着潜在的大幅变化，器件参数变化可能是寿命或环境应力影响的结果，这种变化能使电路性能超出规格要求，WCA可以用来检查这种变化引起的电路性能变化。
WCA现已成为行业标准，其主要内容包括：1.针对器件参数变化，评估电路容差.2.最差情况器件变化参数。
W CA分析过程:
对一个电路板原理图进行WCA分析，首先将电路分为几个简单的功能模块，然后对每个模块进行WCA分析。
应首先对每个模块给出详细的描述文档，然后对电路中的所有器件的关键参数进行最坏情况变化分析，给出每个参数的最大值和最小值。
建立每个模块的关键电路性能需求。
使用根据最坏情况下的最大最小值，判断电路的实际性能是否超过了电路要求。
最后，要确定在最坏情况下，所有电路模块一起工作时能否满足整个电路板的规格要求。
平面变压器的基本原理
平面变压器没有漆包线绕组，而是将扁平的连续铜质螺旋线刻蚀在印制电路板上，然后叠放在磁心上，其典型结构如下图所示：
低造型、功率密度高，因此体积大缩小，原度远小于普通变压器。
低损耗、绕组由薄铜层组成，同进整个变压器可以做成扁平状，降低趋肤效应的损耗。
低漏感、一般小于0.2%，因此EMI辐射低。
提高了热特性，由于其面积与体积较大，与普通磁芯相比，平面磁芯热阻小
平面变压器的设计步骤（因为公式比较多，所以就用图片。
）。