朋友送修一盏豪华型LED台灯,称该台灯在正常使用时突然不亮。该台灯采用24V/1A电源适配器供电。上电检测,适配器空载输出电压约为24.6V,基本正常。拆机检查,发现LED灯板上一只灯珠炸裂,并且该灯珠周围的电路板发黑炭化。加电检测其他灯珠,还有10多只灯珠异常。
        上网查询,未找到同型号灯板。这时朋友拿来一个大容量的手机充电宝(带照明功能),希望把充电宝中的LED灯珠换到该台灯中。拆开充电宝,发现其内部有三根并联的LED灯条,每根灯条上安装有10只高亮度贴片型LED灯珠。由于该充电宝中的灯珠与台灯中的灯珠外形差异较大,所以更换灯珠的难度较大,于是决定将充电宝中的LED灯条全部移到台灯中。在移动前,实测灯条的供电电压为5.11V。若仍按三根灯条并联安装,则需将适配器的输出电压从24V降到5V;若将三根灯条改为串联安装,则需将适配器的输出

电压从24V降到15V。考虑到该适配器采用开关电源,若改动电路将使输出电压大幅下降,进而使振荡电路的稳定性易变差(通常表现为开关电源发出低频叫声、间歇性输出、带载能力弱等),甚至不振荡,因此决定采用后一方案。为便于改动电路,特实绘出该适配器的电路,如图1所示。

         开关电源芯片OB2354AP (IC1) 内置PwM控制、高压MOSFET管、高压启动、同步斜坡补偿等电路,具有过流、过压保护和欠压锁定等功能,其启动电流低至5uA,工作电流低至1.5mA,输出功率为10W~16W (在市电输入电压为AC190V~260V时)。
        提示:OB2354AP损坏后,既可用OB2358、CR5224等芯片直接代换,也可用常见的VIPer22A芯片改动代换,具体改动方法如下:先拆下OB2354AP,断开R2或R4,然后将VIPer22A的⑤~⑧脚(内部场效应管的漏极)接焊盘的⑤、⑥脚,VIPer22A的①、②脚(内部场效应管的源极)接焊盘的⑦、⑧脚,最后将光耦Ic2的③、④脚脱离电路板并悬空,再将IC2的③脚飞线到VIPer22A的③脚(取样电压输入端),并与焊盘③脚相连,IC2的④脚飞线到VIPer22的④脚(内部电源供电端),并与焊盘②脚相连。

        若要改动开关电源的输出电压,就必须先了解其反馈回路的组成与主要器件的参数。本开关电源的反馈回路采用传统的“光耦+稳压器”方式,主要由IC2(PC817).Q1(TL431)和R10~R14等元件组成。Q1 为三端电压精密可调稳压器,其内部电路及等效电路如图2所示。

        在等效电路中,Vref表示IC内部的2.5V基准电压源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(参考极,又称R极,接运放的同相端)的电压接近2.5V(Vref)时,三极管T中才会流过稳定的非饱和电流,并且REF端电压的微小变化会引起流过三极管v的电流大幅变化(变化范围为1mA~100mA)。具体地讲:当R极输入的反馈电压升高时,从阴极(C )流到阳极(A)的电流增加,阴极电压下降;反之,从c极流到A极的电流减小,阴极电压上升。在稳压电路简图中,改变R1和R2的阻值比例,就可改变稳压后的输出电压值Vo (范围为2.5V~36V),具体关系是Vo=(1+R1/R2)x2.5V。例如:当R1=R2时,Vo=5V。
          对照图1,R12~R14是Q1的分压电阻,首先确定R14的阻值,这时要考虑以下两个因素:一是Q1的R极输入电流,此电流一般约为 2uA。为了避免R极电流影响分压比和增加电路噪音,要求流过R14的电流大于或等于R极输入电流的100倍,即流过R14的电流不小于200uA,则R13的阻值应不大于12.5kΩ(2.5V/200uA),二是考虑待机功耗与瞬态响应,若R14取值太小,则通过R14的电流较大,则待机功耗较大;若取值太大,则通过R14的电流太小,反馈回路的瞬态响应将受到影响。综合考虑,R14的阻值建议为12.5kΩ的一半值(约6.2kΩ)或稍大于一半值。在本电路中,R14的原阻值为10kΩ,基本符合要求,故不作改动。

        接下来根据输出电压降为15V这一目的,结合上述Vo公式计算R12、R13并联后的总阻值。根据计算,R12、R13并联后的理论阻值为50kΩ。考虑到电源适配器的输出线损,决定略微提高输出电压,即要求R12、R13并联后的总阻值略大于50kΩ。为便于安装,且结合笔者手头的贴片电阻参数,先找到110kΩ和10kΩ的贴片电阻,然后将两者串联起来(实测串联后的总阻值为119.2kΩ),最后并联焊在R13两端(此时R12、R13并联后的总电阻约为50.3kΩ),如图3所示。

        在图1中,R10的作用是为IC2提供工作电流。正常工作时,IC2的①、②脚内接发光二极管的正向压降为1V~1.4V(典型值为1.2V),正向 电流IF为3mA~5mA,Q1的C极电压不低于4V。根据串联电路的特点可知,加在R10两端的电压约为9.8V (15V-1.2V-4V), 则R10的阻值应为1.9kΩ~3.3kΩ。R10的原阻值为220Ω,明显偏小,决定换用阻值为2.2kΩ的贴片电阻。
        电阻R11的作用是为Q1提供死区电流。Q1的死区电流是指通过阴极电流的最小值( 约为1mA)。为了确保通过Q2阴极的电流不小于1mA,即使在IC2的①、②脚内部的发光二极管截止时,则要求流过R11电流在任何时间段均不小于1mA,即R11的阻值不得大于1.2kΩ(1.2V/1mA),一般取4702~1kΩ。R11的原阻值为1.2kΩ,略偏大,决定在其两端再并联一只1.2kΩ的贴片电阻(并联后的总电阻约为600Ω)。
        电容C6跨接于Q1的R极与C极间(也可用一只1kΩ电阻与一只0.1uF的电容串联),作用是提升低频增益。在本适配器中,C6为一只贴片电容,根据其外形估计,其容量应为0.1uF,符合要求,故不作改动。
        按照上述方法改动后上电,测得适配器输出电压约为15.14V。将三根LED灯条串联后上电,灯条发光正常。