使用Viper22主控的明可达MINGKEDA-LED台灯MT-L03电路维修

jf201006

主要内容：
一、简单维修
二、VIPER12/22介绍
三、搞清原理
四、实际测量
五、更改控制电路，解决隐患

整体情况


LED是100颗0.1W的


各关节，灯头可以上下左右移动


开关及亮度调整



一、简单修理

拿到情况



说最初是闪，现在不亮了。先拆开LED看看，长时间使用，灯罩有点泛黄了


这个COB的灯条上有100颗LED


初步检查没有发现明显坏的LED


拆开主板


采用了VIPER22作为主控，背面


高压侧主要元件


低压侧主要元件


高压电容有脚有锈迹，但测量容量正常


测量元件的过程中，发现有好几个焊点有虚焊


补焊好，找出坏的元件


上电，灯亮，以为很简单。但，在调节灯的亮度时，噶蹦一下，灯灭了，关掉再开，不亮。


二、VIPER22控制原理

大致能知道是低压侧通过调整电位器，控制高压侧的输出电流，但VIPER12/22多见用在电磁炉及小功率电源上，第一次见用做LED驱动，先跑个电路，看看原理吧


高压侧就是各种电源中常见的方案，VIPER22。


(一)关键信息：(1)采用脉宽调制，脉宽调制的开关频率是固定的，为60kHz；(2)VDD脚电压范围很宽，为9～38V，能够适应辅助电源的变化，这一点特别适合于充电器的应用(在充电时，电池电压逐渐上升，辅助电源电压也随之变化)；(3)在轻负载下(MOS管漏极电流只有最大极限值IDlim的12%时，例如几十毫安)电路进入自动突发模式(Automaticburstmode，此时，为适应电路调整的要求，MOS管开通时间会变得很短，以致要丢失几个开关周期才出现脉冲，故称为突发模式)；而在过压时，则工作在打嗝模式(Hiccupmode)；(4)采用电流模式控制的脉宽调制；(5)VDD有欠电压封 锁功能、且有回差；(6)有过温、过流、过压保护功能，并能自动再启动。其功能框图如下


(二)功能引脚：有4根，VDD(电源)、SOURCE(源极)、DRAIN(漏极)、FB(控制)。(1)VDD(4脚)：IC控制线路的电源，在IC内部，由一个有回差的比较器来监控VDD电压。比较器有两个阈值：VDDon(典型值为14.5V)，在此电压下器件开始开关振荡，并关断启动电流源；VDDoff(典型值为8V)，在此电压下器件中断开关振荡，并接通启动电流源。(2)SOURCE(源极1、2脚)：功率MOS管的源极，电路的接地点。(3)DRAIN(漏极5、6、7、8脚)：功率MOS管的漏极，内部的高压电流源也连到此脚，在启动时，该电流源对VDD脚的外接电容充电。(4)FB(3脚)：反馈输入，其有效电压范围为0～1V。通过反馈改变流入FB脚的电流及电压，来调整MOS管的漏极电流及输出电流。当FB脚电压为0时，漏极电流最大，并被限定为最大值IDlim(最大极限值)。

(三)FB(3脚)的控制情况


Ifb为3脚控制电流；Is为内部MOS管的监测电流；I2为内部流过230Ω电阻的电流。Id为漏极电流；Gid为漏极电流相对监测电流的增益。(1)电流控制原理：节点A电压，由于接到运算放大器的同相端，在电路稳定时，其电压与反相端一致，为0.23V。  A节点电流，

；而

所以

漏极电流

所以


可见，控制电流IFB与漏极电流ID成相反的增减状态。当IFB增加时，ID就减少；当IFB减少时，ID就增加。（记住这个就行了，计算神马的都是浮云。）当IFB=1mA时，IS=0，内部MOS管关断，漏极电流为0；当IFB=-0.23mA时(IS=1mA)，IS最大，漏极电流为极限值IDlim。(2)有效的控制电压范围若IS=0时，IFB最大，此时，I2=IFB=1mA，所以VFB=(R1+R2)*I2=1230Ω*1mA=1.23，极限值。若IS最大，即I2=IS=1mA，此时，IFB＝0，所以FB脚开路状态。短路时VFB=0，IFB=-0.23/R1=-0.23mA，IS=I2+IFB=1+0.23=1.23mA。


三、搞原理

接着看这相LED的原理图，(1)高压主控如下：


C3为滤波，提供平衡的VDD，光耦U2的3、4脚接在FB与VDD间，通过交耦（1、2脚）导通量（控制3、4脚的导通量）来控制FB脚的电流，从而达到控制脉宽。控制趋势是：IFB（或VFB）上升时，输出脉宽变窄，输出电压下降。(2)输出最高电压保护


由U5（LM358）的第二个运放完成。可以看成是个比较器，其反相输入端6脚接参考电位Vref（2.5V），同相端是输出电压经R2、R3、R13分压得到，就是输出电压的采样。运放反转电压为：U=Vref*[1+R2/(R3+R13)]=41.65V。分析下：电路正常工作时，电压不会超过保护电压，此时，运放的同相端电压V5小于反相端电压V6，输出电压V7为低电平；当电路故障（如负载开路）时，输出电压将上升，采样电压也上升，当V5>V6时，输出V7为高电平（1.8V左右），D9导通（压降0.7V左右），光耦导通（1.1V左右），高压侧FB端电压（流）上升，从而控制输出电压下降，最终稳定在保护电压值（41V）附近。(3)调流（光）原理实际上就是一个恒流电路，通过改变参考电平来改变恒流值。


C5为电源滤波，2脚接参考电平，3脚为电流采样（R13为采样电阻）。U5（LM358）的第一个运放接法是反相放大器，可简单理解为比较器。这是要注意的是，运放是浮地的。可以简化为右边的示意图。进入恒流状态时，1脚输出高电平（1.8V左右），由于2脚接参考电平，3脚的电流采样值与2脚相等，V2＝V3。此时2脚的参考电平是由Vref和运放的1脚输出电平（V1out）共同决定的。简单定性分析如下：


I）设5K电位器RV调到最下端，即RV=0时，Vref(2.5V)通过R7与R9的分压值，此时的电平为：V2_ref=Vref*[R9/(R7+R9)]=2.5*200/56200=8.897mV。运放1脚输出通过R8与R9的分压，电平为：V2_1out=V1out*[R9/(R8+R9)]=1.8*200/96200=3.74mV。运放的反相端2脚接的电平为：Vref2=V2_ref+V2_1ou=12.64mV。当负载电流流过R13时，会产生压降，压降为：V3=Iout*R13。电路稳定时，运放2脚电位等于3脚电位，所以，恒流电流为Iout=V3/R13=12.64/1.2=10.53mA。此时，灯最暗。
II）设5K电位器RV调到最上端，即RV=5KΩ时，相当于R9=5.2KΩ。同样计算，最终得：Vref2=V2_ref+V2_1ou=304.91mV。恒流电流为Iout=V3/R13=304.91/1.2=254.09mA。此时，灯最亮。


表中，若采样电阻是1.1Ω，更接近设计电流。（只要知道RV阻值增大，恒流电流变大，灯变亮，计算神马的都是浮云。）整体电路图如下：



四、实际测量

更换的元件如下：


再次测量各元件，发现是输出整流二极管D7又短路了。这个二极管为FR107，为快恢复二极管，其最大正向电流为1A，反向耐压为1000V。不会是反向击穿，可能是正向电流瞬间过荷导致的。LED灯板是由100颗0.1W的LED灯珠组成的，单颗为3.2V/27mA，粗略估计应该是10串10并的方式连接的：整体电压为32V，电流为270mA，设计使用FR107应该没有问题，况且已经工作了好几年了。除非灯板不良，电流太大，烧坏二极管。先更换一个FR207（2A/1000V），加了一个指示灯，方便观察。


测量空载电压为40.7V，与计算值差不多。


制作一个10W的LED灯作为负载


最暗时，输出电压为27V，电流为5mA，比计算值稍小些。


最暗时，主控（VIPER22）的辅助电压为18.3V，正常范围内。


当调到输出为100mA时，输出电压为30V，主控电压为22.6V，都合理。

电位器（RV）调到头，最亮时，输出电压为32.4V，电流达到390mA。由于使用的是自制的LED灯，电流可能不相符。


输出电压最高时，主控的辅助电压为28.7V，正常范围内。


带上原装LED灯板，最暗时，电压为25.6V，电流为7.7mA。


恒流输出100mA时，输出电压为28.3V。调到最亮时，恒流为320mA，输出电压为30.8V，功率约为9.9W。与计算出入比较大，不管它了。


装回主板。


检查LED，没有发现不亮或明显故障的灯珠。


点亮测试。


测试正常。



五、精修，改电路

在整理维修过程时（也就是一星期左右），这个灯又不幸的被拿来了，看来还是没有根本上解决问题。这次只烧了输出整流D7（换上的FR207）。正常工作时（恒流300mA）是不会烧D7的，测量一下两个输出滤波电容，正常。


维修陷入僵局，LED没有问题，元件没有明确故障，各部也能正常工作。想起当时描述的闪的现象，是不是电位器使用时间长了，接触不好了。经测试，果然，在调快最亮时，有时会闪。从原理上分析，


当电位器中心抽头断开时，运放2脚的电压为：Vref2=Vref*R8/(R8+R7)+V1out=2.5*0.59+1.8=3.28V。如果以此做为2脚参考，恒流值为：Iout=Vref2/R13=3.28/1.2=2.7A。当然，此时应该是最高电压（41V）保护工作了，或者电源达到最大功率而不增加了。不论怎样，这种状态是不应该出现的，做为设计，没有考虑到这种情况的出现，应该是失败的。改电路，让电位器中间抽头断开时，2脚的参考电压最低。电路如下：


图中电阻R`可以保证在让电位器中间抽头断开时，2脚的不为最高。先在电路板上更换RV与R9的位置，进行测试。最暗时，输出电压、流过LED的电流、R13的采样电压如下：


不同恒流情况的测试。



最亮时，恒流320mA，采样电路为303mV。


加上电阻R`，有点难看但可以保证电路正常运行，哈哈哈。


改好后，最亮时，LED功率有所下降。


测试功能正常，装回去。图中D7使用的是FR107，后来还是换了FR207，没有拍照片。


又经过一个星期的使用，没有问题。估计坏的原因就是电位器使用时间长了，中心抽头接触不好，导致输出电流瞬间增大，烧了输出整流二极管。


谢谢观赏！
祝各位天天快乐！！

8139

那个104电阻相当于底薪，有了这个就不会出事

灯的主人有木有什么表示，哪怕说一句改天请你吃饭

moontree

看电路这灯有年头了。

杨成通

ViPER22A用在台灯上，第一次见，可能当时还没有恒流芯片可供厂家选择。

panmouse

这种灯条耐用不？如果坏了要找专用的灯条换

xuleqin

22A用在电磁炉或机顶盒电源较多，第一次见用在台灯。

微笑的先生

技术很6，参数原理解释非常清晰

solarshen666

这外壳乍一看还以为是松下的灯呢。维修的不错

dianziguan

8139 发表于 2023-11-22 22:15
那个104电阻相当于底薪，有了这个就不会出事

灯的主人有木有什么表示，哪怕说一句改天请你吃饭{:06 ...

给美女修灯，不用请吃饭

lingyer1

啊，头皮好痒，感觉要长脑子了

飞云天

确认一下FR207是不是很热，如果再烧坏FR207，最好也换SF26、SF28；

xushu

估计还是未修好.

8139

dianziguan 发表于 2023-11-23 08:34
给美女修灯，不用请吃饭

要是大汉呢，哈哈

wlhcq

这LED台灯比专用芯片的LED台灯复杂一些。

ta89520

一模一样的台灯，色温挺不错。我拿到手时是亮暗能调节，但是亮度抖动，后来干脆拆了电位器，改成不可调亮度，再稍微降低LED功率，使用4年无任何故障。

benx

微笑的先生 发表于 2023-11-23 08:29
技术很6，参数原理解释非常清晰

我很赞同

x067

这一系列的分析，我似乎看懂了，又似乎没看懂。。总之，太牛了。。

yz1980

这个灯有点年头了

qrut

非常详细的帖子，从原理到分析改进一应俱全～

aping365

好文章，学习了！