基于LN2541的非隔离LED日光灯应用方案
——18W恒流驱动(24串12并)
1. 简介
本文是一份基于LN2541设计的低成本非隔离LED日光灯应用方案报告。
LN2541 是一款驱动LED的恒流控制芯片，系统应用电压范围从12VDC 到600VDC，占空比最大可达100%。支持交流85V-265V输入，主要应用于非隔离的LED 驱动系统。本方案需驱动24串12并的LED阵列，输入电压范围为176VAC-265VAC。
本文内容包括电路原理图、材料清单、PCB图、性能测试数据和关键元器件计算方法。
方案基本特性：
- 极少的外围器件
- 输入电压范围：176VAC-265VAC/50Hz
- 系统效率：90%
- 功率因数：0.9
- 占空比最高可达百分之百
- 支持模拟调光
- 内置抖频技术，降低EMI 干扰
- 开路保护、短路保护、过温保护
2.原理图
注：该应用输入为176VAC-265VAC，输出76V/240mA(24串12并)。
3.PCB图及样机图片
PCB图（单面板）
24串12并样机图片
4.BOM
5.测试参数
5.1线性调整度
不同的输入交流电压下对应的输出电流
5.2效率
不同的输入交流电压下对应的效率
5.3功率因数
不同的输入交流电压下对应的功率因数
5.4相关波形
5.4.1实测Toff波形 Toff=5uS
5.4.2输出电流纹波 IRIPPLE=72mA
5.5.调光情况
在DIM脚接一个100K的可调电阻，可以实现0-100%调光，曲线如上图所示。
6.关键元器件参数设计
基本设计参数：
注：每颗LED的压降VF=3.2V，电流ILED=20mA。
相关参数计算
输出功率： POUT= VOUT* IOUT=76.8V*240mA=18.4W
电感的峰值电流： IP=IOUT+IOUT*33%*0.5=[240+240*0.5/3]mA=280mA
电感的纹波电流： IRIPPLE=2*(IP-IOUT)=2*(279.6mA-240mA)=80mA
关断时间： TOFF=5uS
6.1.电感
L= VOUT*TOFF/ IRIPPLE=76.8V*5uS/80mA=4.8mH，取常用规格5mH。
电感线径：因为IOUT为240mA，所以
线径D=1.13*(1/J)^1/2，其中J为电流密度，这里取6
那么D=1.13*(1/6)^1/2=0.226mm，取0.23mm。
这里选择线径为0.23mm的5mH电感。
6.2.TOFF设置电阻ROSC
ROSC=TOFF/(4*10^-5)=5uS/(4*10^-5)=125K
这里选择电阻规格为：125K/0805/1%
6.3.启动电阻R1
因为IVIN范围是1mA-20mA
则 Rmax=(VDCmin-10.5V)/1mA=(176*1.414-10.5)V/1mA=238K
Rmin=(VDCmax-10.5V)/20mA=(265*1.414-10.5)V/20mA=18K
所以，R1=(Rmax+ Rmin)/2=(238K+18K)/2=128K
PRmax=IINopmax2*R1=0.0012*128K=0.128W
这里取阻值为128K的0.5W电阻。
6.4.采样电阻
RCS=VREF/IP=0.2V/280mA=0.71Ω
PRCS=0.22/0.71W=0.056W，所以这里取0.71Ω/0805/1%
6.5.开关管
开关管耐压值需大于输入电压的峰值
则VDS>1.414*VINmax=1.414*265V=374.71V，尽量选择导通电阻RDSON小的MOSFET
这里选择2N60，TO252-5L封装。
6.6.继流二极管
其反向耐压值VRMS>1.414*VINmax=1.414*265V=374.71V，尽量选择恢复时间快、导通压降小的二极管，这里选择HER207
注意：本方案为非隔离架构，正常工作时，驱动板及LED灯板都带电。安装时，先将驱动连接到LED灯板后再通电。请严格遵守带电操作规范，避免发生触电事故！
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