GREENTEK 14W GU10接口外贸版大功率射灯DIY之“换心”上篇

真情永存 · 发表于 2020-12-22 13:45:21

本帖最后由真情永存于 2020-12-24 11:54 编辑

   上一期的“换头”可谓小试牛刀，本次“换心”还是有点工作量。本篇将讲述方案规划。前期链接见下：
GREENTEK 14W GU10接口外贸版大功率射灯拆解简评
GREENTEK 14W GU10接口外贸版大功率射灯DIY之“换头”
   前面讲到过需求：宽范围低压、恒流驱动，触摸调光。
第一个技术点：电压范围的确定。
   在拆解篇，测试出灯珠电压在36V左右，如果电源电压范围要在36V两端跑，那么必然要使用升降压恒流驱动芯片。
   经过一番选型，选中了晶丰明源半导体的BP1808芯片。

   供电电压3-60V，距离我想要的80还有一定的差异。因为我想兼容到64V的电动车电瓶，但是没找到合适的方案。随着新国标的实行，电动车电瓶电压逐渐降低至最高48V，60V的电压足以应对。同时支持模拟调光和PWM调光，为触摸调光提供了两种方案。
   另外，在电源输入方式上，可以直接利用原有的GU10接口，鳄鱼夹夹住即可。但是GU10接口无法分辩出正负极，因此，在输入级加入桥式整流。同时为了降低整流桥的功耗，采用肖特基二极管SS36做整流二极管。
为了防止输入电压过高烧毁后级电路，在输入端加入压敏电阻7D560和保险丝进行保护。
第二个技术点：触摸调光方案选型。

   选中了融和的触摸调光芯片，这里有两款：RH6616和RH6618，看命名，6618应该是6616的升级款。对比两者的数据手册，发现功能一致，引脚完全兼容，唯一的不同点是6616输出的PWM脉冲是4KHz的，而6618的是25KHz的。

   两者的模式也几乎完全一致，唯一的差异只是上电初始亮度不同。
我们知道，PWM脉冲频率越高，所需的滤波电容可以越小，滤波越容易，LED灯珠上的纹波电压也越低，因此，首先就想到了使用6618。
   然而，在仔细查阅BP1808的规格书后发现：

   BP1808支持的最大PWM脉冲为10KHz，低于6618的25KHz。不过，既然6616和6618引脚功能完全兼容，那么就可以先用6618试一下，不行再上6616。
   因为6616PWM频率更低，为了防止频闪，降低纹波，滤波电路的设计必须采用6616的方案使用更优的滤波电路。

   BP1808手册上建议的输入输出电容使用MLCC电容，因此在第一版方案中，采用了两个4.7uF/50V的MLCC电容。结果测试时发现调光时有啸叫，而啸叫源正是这两个MLCC电容。换上6618测试，发现同样可以调光，但是在调光过程中亮度会抖动。
   因此，重新选择滤波方案，还是用低ESR的电解电容吧，采用两个220uF/50V的电解电容做输出滤波。这两个电容可以直接使用原驱动器上的输出滤波电容。参数一致。
第三个技术点：触摸调光芯片的供电。
   因为触摸芯片采用低电压供电，工作电压仅2.4-5.5V，因此，需要使用一个降压电路将输入电压降低到合适值。
   压差太大，LDO不太现实，虽然触摸芯片功耗很低。所以选用低功耗DC-DC电路是比较合适的。关键指标在于输入低压，输出电流能过百毫安即可。
   经过一番查找，看到一款和泰的HT7463电源芯片。

   效率较高，供电电压极限值55V，最大额定值52V，虽然和BP1808的60V有点差距，但是不大。输出电流600mA，完全可以满足触摸芯片的驱动。
   至此，电路方案已定：输入级用56V压敏电阻和保险丝作为过电压保护。采用SS36肖特基二极管做桥式整流输出。输出的电压一路给BP1808驱动LED灯珠，另一类给HT7463转成5V给RH6616供电，RH6616输出的PWM信号作用于BP1808的调光脚进行调光。
   当然该电路也存在一些不足：1.HT7463电源芯片通电后始终处于工作状态，待机电流较大（后实测整机待机功耗约0.12W）。2.电路最高输入电压受限于HT7463的极限电压55V，为安全起见，输入最高电压为其最大额定电压52V。而48V的铅蓄电池满电电压可能会在54-56V之间，有损坏HT7463或压敏电阻的可能。3.桥式整流导致电路效率变低，且输入电压越低，桥臂电路就越大，桥上功耗就越大，效率就越低。
   不足问题的分析：1.因为没有内部集成电池，长时间不使用时移除电池即可，短时间内，0.12W的待机功耗可以接受。2.48V电压已超过人体安全电压，使用概率不大，其次，万一要使用48V电池供电，只要电池不是满电状态，则没有问题（电池只需要放很少的电即可降到52V以下）。3.适当提高供电电压，如24V即可提高电路效率。另外如果明确输入正负极，还可以去掉整流桥来提高效率。
   好了，本篇到此为止，下一篇将进行电路设计。

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