浅析LED灯的开关电源

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1、浅析LED灯的开关电源摘要：开关电源是LED照明设备必不可缺的组成部分，本文主要阐述了由AC输入整流滤波电路、功率变换电路、输出整流滤波电路等组成的LED照明产品中开关电源的基本工作原理，在了解了这些基础知识后，继而介绍我工作中所熟悉的开关电源的维修技巧和常见故障。同时简单地讨论开关电源还存在问题。关键词：开关电源 工作原理 维修技巧 常见故障引言：在全球能源短缺的忧虑日渐升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题。照明领域，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。而开关电源的质量直接影响了LED照明产品的寿命，且大多数产品故障都出现在开关电源，其维修也就成了LED照明产

2、品生产中一个重要的过程。上海衍易电气设备科技有限公司专业从事各类大功率LED照明产品的研发、生产和销售。我们公司致力于为中国LED照明提供最优质的应用技术和产品，为中国LED照明注入新的生机和活力。“创新是我们的灵魂,质量是我们的生命”。所谓：听到的会忘掉，看到的能记住，做过的才真正明白。工作中，将专业知识和实践结合、做到融会贯通是非常重要的。同时要学会与人合作，培养团队精神、提高沟通和解决各种问题的能力。更重要的是，要有良好的职业精神，巩固并继续不断学习以担起自己的责任。岗位概况：在LED应用技术上，我们公司已同步于世界先进水平。但要追求高质量产品，就必须在生产和维修的作业中做到更好。作为公

3、司开关电源的维修人员，重点当然是学会并熟练维修不良的开关电源。另外在协助生产线完成一些生产任务时，我还要及时将维修中出现的故障反馈给生产人员，避免重复出现已有问题。初涉LED开关电源维修的我，首先要了解开关电源的基本工作原理，这样才能更好的掌握故障原因，找出故障点，提高个人的维修技能，为客户提供高可靠的LED 照明产品。正文：一、 LED照明开关电源的工作原理（一）、LED照明原理LED（Light Emitting Diode）是由-族化合物，如砷化镓、磷化稼、磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，方向截止、击穿特性。此外，在一定的条件，它还

4、具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。开关电源是LED照明设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到LED照明产品的技术指标及其工作的安全可靠性。由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化率高，且体积和重量只有线性电源的20%30%，故目前它已成为稳压电源的主流产品。（二）、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、

5、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图，见图1：图1（三）、开关电源主要电路的工作原理及常见电路1、AC输入整流滤波电路（如图2所示）（1）、防雷电路当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）、输入滤波电路C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于

6、瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。（3）、整流滤波电路交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。图22、功率变换电路（1）、常见原理图见图3：图3（2）、工作原理R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压

7、和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断 。R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传

8、递能量做好了准备。IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。（3）、有驱动变压器的功率变换电路（如图4）：图4T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。3、输出整流滤波电路（1）、正激式整流电路（如图5）：图5T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成型滤波器。（2）、反激式整流电路（如图6）：图6T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假

9、负载，C4、L2、C5组成型滤波器。（3）、同步整流电路（如图7）：图7工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。二、 开关电源的常见故障和维修技巧LED的开关电源在成品时，由于焊接过程操作的熟练程度、认真态度和工艺的差异，存在着各种问题。为了保证LED的开关电源的高质量，以便更好的驱动LED，这就需要对成品进行维修和故障查询。

10、（一）、常见故障1、保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。（1）、检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，逆变功率开关管等元器件有无击穿、开路、损坏等。（2）、查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出等情况。（3）、需要特别注意的是：切不可在查出某元件损坏时，更换后直接通电，这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏，所以一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后，才能彻底排除保险丝熔断的故障。2、无直流电压输出或电压输出

11、不稳定电源中出现开路、短路现象，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等都有可能引起这种情况。用万用表测量次级元件，排除高频整流二极管击穿、负载短路的情况后，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常，故障出在高频整流滤波电路中。高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出，其中滤波电容漏电会造成输出电压不稳的故障。用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。3、功率因数不稳或偏低路灯电源中我们是采用MC33262 PFC 控制芯片构成的有源功率因数校正电路，所以当功率因数出现问题是，首先就应考虑是否MC

12、33262芯片已损坏。其次，应检查该电路其他相关的电子元件的好坏。其原理性框图见图8：图84、电源负载能力差在电源的老化过程中，由于工作时间长，各元器件老化，开关管的工作不稳定，没能很好的散热等情况造成稳压二极管发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏。及时断电，并检查相关电子元件。当然，在再次上电老化前，必须保证这些电子元件都良好。（二）、维修技巧1、断电检查（1）、看：首先检查保险丝是否熔断，一般烧保险丝大至可分为三种：保险丝内部断玻璃壳无变色；保险丝内部变为深黄色；保险丝内部变为黑色甚至玻璃壳破裂。然后再观察电源板上元器件的情况，是否有明显的虚焊， PCB板上是否有烧焦处或元件破裂等以

13、重点检查此元件及相关电路元件。（2）、闻：闻一下电源板上是否有糊味，如果有，就检查相应位置是否有烧坏的元器件。（3）、问：问清电源损坏的经过，一般指发生故障时的异常现象：有无发生过冒烟或爆炸；有无对电源进行违规的操作等。通过问来掌握维修思路的第一步，减少动手的盲目性， 少走弯路，来排除故障。（4）、量：就是要利用万用表，先确定开关电源板上所有的二极管，三极管，MOS管的好坏，还有一些特定的芯片、变压器是否良好。接下来，分段检查开关电源的电路，一个一个电路模块的排除，从而找到问题。还有是利用万用表黑表笔选择一个基点，红表笔点其他所有点，与好的电源进行数据比对，发现有不同时，问题也就迎刃而解了。2

14、、通电检测（1）、通电后观察电源是否有个别元件冒烟现象，是否有异常的声音，若有应及时切断供电进行检修。（2）、通电一段时间后切断电源，用手触摸易发热部位的元件，感觉发热元件的冷热程度，从而发现元件是否有过热或该发热而未发热的部件，以间接判断故障部位。（3）、电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。（4）、给定220V电压，用万用表测量指定二极管、电容两端的电压；高频变压器次级线圈有无输出等，与给定值比对，确定问题所在。三、 开关电源发展中的问题1、电源电路电源电路由电子元件组成，包

15、括半导体元件、电阻、电容、电感等，这些元件都有使用寿命。任何一个器件的失效都会导致整个电路的失效或部分功能失效。LED的使用寿命是5-10万小时，按5万小时算，连续点亮，有近六年的寿命。开关电源的寿命是很难达到六年的。同时，其功耗、谐波、功率因数等性能都需要探索。2、电源散热由于电子元件对电流的阻碍，转换过程中会有一部分能量转变为热能。高温会影响电子元件的精确度、稳定度还有各种电子零件的阻值、容值、感值等，严重时甚至会造成电子零件损坏从而影响电源正常工作。正是因为温度对电源工作的影响，电源散热就非常重要。维修时，要考虑是否在发热点更换一些电子元件，使电源发热量减小；或考虑更好的散热措施，更有效

16、的散热等。结论本次实习，虽然是我大学专业学习的结束，但给了我在LED开关电源方面一次非常难得的学习机会，并且给了我理论与实践相结合的平台。锻炼了我综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，也提高了我学习新知识的能力和适应环境的能力。和师傅的沟通、与同事的交流，培养了我的团队精神，更不断的更新着我对开关电源认识。重复不停维修的工作培养了我的耐性和意志力，也增加了我对开关电源的理解。在师傅的督导下，我积累了无数的实际经验，不断熟悉LED照明开关电源。很多问题的解决让我在工作中更上一层楼，也让我对未来充满了信心。致谢终于完成了此次的实践综合报告，我对校指导老师、单位指导老师、同学同事等帮助我写

17、作论文的人充满了感激。首先，要感谢单位的指导老师。从选题到初稿的完成，单位指导老师用他扎实的知识，丰富的经验给我建议，并提供了有利于论文写作的的资料。最重要的是，我要感谢我的校指导老师苏桂英老师。苏老师对我的初稿认真批阅，指出其中不足之处，循循善诱的教导我不断的优化我的论文。她严谨细致、一丝不苟的作风让我敬佩。在我们这么多同学的论文加上她在学校教学庞大的工作量下，苏老师还是逐字逐句的指导我的论文。借此，谨向苏老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢苏老师在我撰写论文的过程中给与我的极大地帮助。同时，还要感谢其他老师、同学和单位的学长的关心和帮助。他们的建议和意见也让我不断完善了论文。感谢你们！在论文的写作过程中，我收获了很多。一个是我将学到的知识慢慢地转化成了自己的东西；另外我的工作能力也得到了加强；在苏老师身上，我也学到了良好的作风。当然，还有很多，并且将来会学到更多。三年的大学生活即将划上句号，这意味着我会开始另一段生活。再次感谢我的大学和所有帮助过我并给我鼓励的老师，同学和朋友，我会在以后走得越来越好。谢谢你们！参考文献1浣喜明、姚为正，电力电子技术，高等教育出版社， 2004年11月2Lucky之手，开关电源维修 ，