维修两个小功率LED隔离驱动，并了解分析FLYBACK电路，高手绕道

jf201006

本文主要内容：
一、维修并测量以AP3706以主控的小功率隔离LED驱动
二、维修nVc雷士5W的筒灯的驱动
三、fly-back电源基本知识

一、维修以AP3706为主控的小功率隔离LED驱动，并简单测量这个LED驱动是已经用了十几年了，标称可以驱动3×1W的LED，就是说3串1W的LED。目前出现的情况是天气潮湿的时候很暗且闪烁，点一段时间就正常了。

（一）拆开研究驱动。


主板正面


高压侧的情况

高压电容

低压侧的情况

主板背面

主要元件


跑个电路

电路中：高频变压器有3个绕组，原边绕组Np引脚为⑨⑩，副边绕组Ns引脚为①⑤，辅助电源绕组Na引脚为⑥⑦，为芯片AP3706供电。D(M7)和C组成芯片供电电路。电阻R(514)、R3(514)为AP3706提供启动电流。辅助绕组Na经电阻R(333)、R(752)分压后送AP3706的FB脚比较，提供输出电压开路保护。原边开关电流经电阻R(2R2)检测，经R4(392)送到AP3706的CS脚进行电流比较，从而确保输出电流恒定。电路中没有反峰吸收电路。

手册中提到的：

AP3706是一款适用于电池充电器和适配器应用的高性能交流/直流电源控制器。该器件采用脉冲频率调制（PFM）方法构建非连续导通模式（DCM）反激式电源。


电流感应部分

反馈输入部分


（二）维修过程

使用时间长了，MOS管的G极长锈了，稍微一动就断了。DS间也有拉火迹象。

由于是潮湿时出现故障，所以测量了两个电容：一个是辅助电源的滤波电容，正常

二是输出的滤波电容，正常

补焊所有小电阻、电容，模拟潮湿环境，可以正常工作。顺手将采样电阻由原来的2.2欧姆改为2.5欧姆。



（三）测量

驱动的输入（市电整流滤波后的）电压300V。

3×1W的LED两端电压及电流，9.42V、266mA。

驱动开路短路有保护。

加了隔离变压器，测量一下波形。市电整流滤波后的情况，100Hz，有20V左右的波动。

MOS管G极的波形，峰值为1.3V，频率70kHz。

MOS管D极波形，开关频率70kHz，占空比大约0.1。

变压器输出端波形，反峰（输出整流二极管D反向承受的电压）有70V，输出约为10V。

变压器输入与输入间传递能量的过程。

LED两端还是有约0.5V的波动。

U1的CS脚波形如下，峰值0.5V，与手册一致。

变压器辅助绕组输出波形。

U1的FB脚波形。

根据手册给出的值与测量值，计算出输出的电流平均值基本温和。




结果


（四）对比保护情况：
3W正常工作时，MOS管的G极情况

输出开路时，MOS管的G极为间歇PWM

输出短路时，MOS管的G极为低频PWM


手册：AP3706M-E1 小心避坑：


二、修几个nVc雷士5W的筒灯

坏了好多灯：有不亮的、有亮度不够的、有爆闪的。
（一）拆解

基本情况：驱动与灯分离的

灯是5W的

灯的具体情况：COB，2并5串共10个

驱动情况

拆开

元件

大概电路


（二）维修
爆闪：高压电容C1容量减小了，更换即可亮度不够：输出电容C4容量减小了，当几乎没有容量时，表征也是不亮。

更换即可

不亮：有桥炸的，是因为C1几乎没有容量了

小插曲：有一个灯，桥是好的

但整流后的电压很低，更换桥也是一样，

最后发现是过孔不好了


（三）测量参数
输入电压及电流


IC工作电压及采样电压


输出电压及电流


测量波形加个小的隔离变压器

高频变压器的副边④⑥脚输出情况，④脚接地。

图中可见，变压器正向输出约15V，整流二极管D1所承受的反向电压有56V。高频变压器原边情况，①③脚。

由于加入了隔离器，所以显示输入的电压为275V，PWM的周期为11.87uS，其中测量出Ton为1.75uS，Toff为10.25uS。经计算，占空比D为0.146。

高频变压器输入与输出情况


探头接法，CH1测量原边，CH2测量副边，③④共地。波形可见，CH1与CH2是反相的，就是说①④（或③⑥）为同名端。同时，从输出波形观察到，在PWM的off-time期间，D1导通，有输出电压；在PWM的on-time期间，D1截止，无输出电压。所以是单端反激输出的。

采样情况


CH2测量U1的①脚，可见，在on-time期间，电压上升，升到0.56V时，进入off-time。

点亮情况


所有测量均有误差，结果如下：


可以使用这个驱动点亮3W的LED，测量情况如下

表中可知，没有虚标，但参数设置比较保守。

（四）反峰吸收电路


测量加入RCD的波形

未加入RCD电路时，U1的⑤⑥脚所承受的反向电压峰值有220V，加入RCD电路后，其所承受的反向电压峰值为110V，吸收了110V。

最终电路：

没有找到手册，所以就没有坑了。

三、flyback电源的基本知识

（一）开关电源常见的拓扑结构开关电源的工作本质：是利用开关管的导通和关断，将输入能量“分割”成一个一个的能量包，传送到输出，并通过控制能量包的大小以及传送的频率来控制输出。作为电源的核心组件，其DC-DC直流变换电路，是最为关键的，从本质上来说绝大部分开关控制器都离不开两种基本的类型：非隔离型和隔离型。两种基本类型又分为几种常见的拓扑结构。

（二）FLYBACK电路的形成2.1 升压型升压型又称为BOOST控制器，下图为其典型电路结构。


基本工作原理：当开关导通时，能量储存在L中，由于D截止，所以Ton期间，负载的电压和电流由C供给。在开关断开时，储存在L中的能量通过正向偏置的D传送到负载和C，L放电，电压的极性与Vi相同，且与 Vi相串联因而提供了一种升压作用。

输出电压：


(其中D为占空比)动图见：拆解沣标8.4V智能数码充电器 做个简单的电路改造 文末2.2 降压型降压型又称为BUCK 控制器，下图为其典型电路结构。


基本工作原理：当开关导通(Ton)时,电感L将能量以磁场的形式储存起来。随着电源电压 Vi对电感L的充电，流过L电流对输出电容C充电，并提供负载电流， D反偏截止。当开关断开(Toff)时，L中磁场使其极性反转，D正偏导通，L和C在 Toff期间向负载供电。

输出电压：


(其中D为占空比)动图见：拆测两个小功率非隔离LED筒灯并简单了解BUCK电路  文末2.3 升降压型升降压型又称为BUCK-BOOST控制器，下图为其典型电路结构。


基本工作原理：当开关闭合时，接在Vi两端的L被充电，由于D截止，所以Ton期间，负载的电压和电流由C提供。当开关断开时，储存在L的能量通过D传送到C和负载，因为 L 上的磁场反转了电感电压的极性，所以输出Vo是反极性的。在实际电路中，开关是以晶体管代替的，其导通的时间占整个周期的比率，称为工作周期（DutyCycle，简称为D），D越大，表示电感充能的时间越长，依照伏－秒平衡原理（后面介绍），输出电压一定越高。

输出电压：

(其中D为占空比)

2.4 反激式
先了解几个概念：CCM、RCM、DCM。CCM，(ContinuousConduction Mode)连续导通模式，电感电流从不会达到0A。或者说电感从不“复位”，意味着在开关周期内电感磁通从不会到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。既一个开关周期内电感电流＞0。DCM，(Discontinuous Conduction Mode)断续导通模式，在开关周期内，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。既一个开关周期内电感电流 ≥ 0。BCM，（Boundary Conduction Mode）临界导通模式，CCM切换到DCM经历的模式。控制器监控电感电流，一旦检测到电流等于0，功率开关立即闭合。控制器总是等电感电流“复位”来激活开关。如果电感值电流高，而截至斜坡相当平，则开关周期延长，因此，BCM变化器是可变频率系统。BCM变换器可以称为临界导通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。

以下以CCM模式下的情况给出Fly-back输入与输出电压之间的关系。反激式又称为Fly-back型，俗称单端反激式DC-DC变换器，变压器为能量包的储能元件。 开关管导通时，输入电压施加在变压器原边，并对原边电感充电，能量以磁能的形态储存在变压器磁芯中; 开关管断开时，磁芯的能量利用副边电感以及续流二极管传输到副边，实现一个周期的能量传输。因其输出端在原边绕组断开电源时获得能量，因此得名。Flyback不同于Buck-Boost的地方，仅在于将电感器衍生成一个耦合电感，也就是俗称的变压器，但不同于一般变压器，耦合电感实实在在的存储能量，不只是变压器的磁化能量。就是因为将电感变成耦合电感，所以可以将初/次级隔离，而且利用匝数比的控制，使转换器的工作点设计更有弹性。另外，多组输出的应用更简单容易。

由BUCK-BOOST到FLYBACK的变换过程如下图：


下图为FLYBACK典型电路结构。


基本工作原理：当开关导通时，电流流过变压器 T 的初次线圈 Np，变压器将能量以磁场的形式储存起来。由于初次级圈不同相位，所以当电流流过初次线圈时，次级线圈Ns中没有电流流过。当开关管断开时，消失的磁场使初次次线圈中电压极性反转，整流二极管D导通。电流通过V流向负载，变压器的能量释放，提供负载电压电流。

输出电压：

（其中Np为原边绕组匝数；Ns为副边绕组匝数；D为占空比）公式中，与BUCK－BOOST就是差一个副原边的匝数比Ns/Np。由于是在开关关断的状态下传送能量的（反激），变压器磁通仅有单方向变化（单端），所以没有磁复位电路，去磁的过程也就是传递能量的过程。

总结一下：


正激式、推挽式与本帖无关，不介绍。谢谢观赏！祝坛友们周末快乐！！

gl542400

学习了，高级灯板修好可以重复使用，灯珠只能新。

妲己的宝宝

学习很详细

xxwwmm2017

讲的真详细，值得好好学习

reise

非常详细，学习了

coverme

讲的真详细，值得好好学习

kkdkj

讲得非常好，学习了

zyx_1987528

解析到位，楼主花了一点时间了。

wgm468

一次小小的维修写的这么详细，谢谢坛友的分享。

川江号子

学习了，谢谢大师详细的指导文章

8139

小小的隔离驱动，jf都能讲得这么细致入微，必须给大大的好评

石墨

楼主又出教程了
   
这么丰富的理论知识修灯不跟玩似的

moontree

隔离恒流源一般空载电压低，LED端工作电流大，非隔离恒流源反之。多灯珠串联的用非隔离恒流源成本低一些。

qwazxx

越小越难整，学习一下技术

xjmar

谢谢讲解，学习了。

kgmx

跟教程似的，非常详 细

niutq

LED驱动维修教程，感谢分享

lookball

帖子够详细的，写这么多不容易啊

aygcmy

讲得非常好，学习了

love-digit

学习了，谢谢大师详细的指导