【我是工程师第三季】一款新型LED模拟和数字调光电源的研究

看样子，很有实力，关注一下

将PWM信号V2通过RC积分加到运放的同相端做基准电压，通过检测电源输出端的电流加到运放的反相端做比较，实现电流调节功能。

通过R1与电阻调光器R6分压，实现改变基准电压，调节输出电流。

通过R1，经过D1稳压，维持无调光器状态下的正常输出

通过仿真可以看到，无调光器状态下，PWM调光器100%占空比下，电阻调光器100K下，基准保持相同

通过调节R1，基准分压电阻R11和R3，V3，使电阻调光器100K下的基准与无调光器的情况下保持相同，也可使电阻调光器调节输出电流的比例发生改变

R1为56K的对应参数显然调光比例不理想，50%阻值时分压电压还有7.9V，即50%调光器阻值对应的输出电流有80%，

R1为100K时对应的参数明显改善，50%阻值对应68%，

PWM调光没有分压问题，调光比例非常理想，RC积分电路要选好阻值和容值，过大的阻值容值时间常数太大，过小的阻容值使信号不够平滑

调光器到D1最好串个小阻值电阻。0-10V也是同理，以上方案经过验证可行，就是所谓的三合一调光了，这种调光方式对于PWM调光而言，只能适应10V PWM，且需精确控制PWM高电平电压，因为直接反应的是输出的电流。

然而，如果需要能在不同PWM电平下进行调光，此方案就行不通了，小伙伴们先顶一顶，看一看，休息一下，消化一下，先去绕两个变压器^-^，忙完再接下来探讨第二种方案。

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通过检测输出电流加到运放的反向端，利用PWM信号控制三极管的占空比，把2.495V的基准电平经过RC积分加到运放反向端，改变实际的电流检测信号，实现调节输出电流的目的，从电路图中可以看出，只要满足PWM信号高电平时，三极管能够饱和导通，低电平时能完全截止的条件下，无论PWM信号是多少V，调节的输出电流基本不变。

PWM信号1%占空比下，反相端的电压为97.8mV,而同相端基准电压为111.5mV，说明占空比1%时对应的输出电流为12.3%，显然可调节的最小电流太大了，不符合要求

通过改变R11和R3可改变调节电流的比例，当然可改变的地方很多，如前面的RC积分中R的阻值，但是我们不要去动他，就动这两个电阻就可以了。通过把R11改为10K时，我们可以看到，同相端的信号与反相端的基准基本差不多了，1%占空比下对应的输出电流只有近1%，要注意的是，电流调节并非越与基准相近越好，最好要留点裕量，避免提前关断

我们再来看一下Q2的波形，经过仿真，可以看到有很高的尖峰

通过在Q2的C-E之间并联一个小电容，基本没有尖峰了，波形很漂亮

这个方案的好处是对PWM电平可以有很宽范围，没有精度要求。

细心分析电路的朋友还可以看出，具有软启动功能，在通电瞬间，由于时序和响应时间问题，“三极管还没来得及导通”，2.5V的基准电压通过分压，直接加到运放的反向端，使反向端的信号最大，因此开通瞬间的输出电流很小并慢慢建立的一个过程。建立的时间与RC积分电路的时间常数和PWM信号的占空比有关

然而行业对这类型的方案普遍的认知是无法完全关断和无法精确控制。

也许是普遍认知，也许是做过的没能完全关断和精确控制，再传到没做过的人的耳朵里，也就这么传下去了。

我不太喜欢那些条条框框，别人说做不到我们就真的相信做不到，因为大家都是这么做的。

其实只要稍微发挥下自己的创造力，关断的办法还是很多，比如可以再用一个运放专门用来控制关断和导通，比如用个MOS切断输出或控制前级等等。切断输出会引起过冲的问题，只要解决过冲的问题就实现了。这种方法我试过，但没有去钻研了。因为我用另外的方法解决了。考虑到技术的保密性，以及正在申请专利的问题，不能透露过多的信息。只能给大家一个思路，但是我觉得已经足够了，总不能我直接把电路贴出来，这样就创造不出更有逼格的了。这样也锻练不出自己的创造力，让自己得到提升。所以望谅解哦。其实不管什么东西，看似复杂与神奇，其实只不过是元器件的基本特性应用而以。比如说以前照相机的闪光灯，看似蛮神奇，只不过是电感的基本特性而以。

这种解决方案是可行的，我们已经推出了 LSP03 + LSD58 模块（ PWM控制+DIM控制），特别是PWM调光模块 LSD58D做得非常细致，可以精确控制关断，对PWM控制器的驱动能力只需50uA，意味着一个普通的5mA驱动能力的PWM控制器可以同时带到100台电源，留点裕量，最少也可以带到50台。

对于LSD58B  0-10V调光也可以实现精确关断，关断电压在0.2-0.3V的样子，导通电压在0.4-0.5V的样子。

好了，采用第二种方案，进行正式的设计工作了

元器件的位置基本摆好了，走线布通了。采用非常紧凑的设计，60W调光电源仅42*100的PCB尺寸。

设计PCB要素，大的及核心的器件先布局，先布局好插件，再布贴片，最后走不通时再进行应当调整。

PCB布局布线应从工作性能，可靠性，EMI，工艺可行性，现代商业竞争的经济性，有更高追求的美观性等综合折中考虑，不应是传统的，很多论文，很多书籍上单一的条条框框。比如说大电流回路要小，MOS管D极到变压器间动点，次级整流前的走线要小且短等等。我们不应该局限于此，但尽可能按那要求去。最终还是要根据其它因素综合考量，进行折中处理。

比如这个是60W的电源，输出电流较小，55V1.05A，为了经济性，采用两只DO-201封装的二极管，为了加强散热，不得不把次级整流前的走线面积加大，且开窗，EMI会差多少呢？改善线小与走线很宽并开窗时的EMI需要多少成本呢？用很贵大电流二极管或是再加个散热片，哪个更加具有商业价值呢，再说这么小的PCB尺寸也放不下那么多东西，显然只能走线宽并开窗处理，当然是在走线宽并开窗就能满足散热的前提下。总之我们应把可靠性放在第一位，没有了可靠性，再谈什么EMI或其它任何东西都没有意义了。

工艺的可行性应确保插件方便，焊盘无连锡虚焊等现象，贴片元器件尽可能朝一个方向，工艺好且美观，焊盘保持1mm以上比较合适。

需散热器件下面的PCB能开孔就尽量开孔，利于散热。

PCB设计不是本贴的重点，就大致的说一下了，上一季有详细的介绍

到这里，PCB的设计工作就玩成了，图片为3D模型，采用了极具成本效益的CEM-1单面板，电路复杂，元器件多，走通死了好多脑细胞- -

提高点难度，计划用一个更小尺寸的PCB来做这个案子，利用放假，明天开始画PCB

整流前后的距离是不是不太够啊

距离是够的

这个不是IC，是模块

这个月是非常忙的一个月，一直没有空过来