基于LinkSwitch-TN电子镇流器的LED设计符合EMC规范
引言
作为白炽灯的替换品，led灯近年来才开始推出市场，但却面临着诸多难题。由于将led功率驱动电路装入标准灯壳具有难度，因此早期的一些led灯并没有内部滤波器，也就谈不上符合 emc 标准。而且，其中很多的led灯都采用了低效能的电容降压式电源，而不是开关式镇流器。这种方法可造成ac市电电流不平衡，因而导致某些设备的电能质量问题。同时符合emc法规和电能质量标准是非常重要的问题，必须引起重视。
本文将介绍一种基于linkswitch-tn系列小型so-8封装电源ic的电子镇流器，该方案符合标准灯壳空间限制要求以及en55022a emi标准。
设计目标
本设计用于为一串额定电流为300 ma的三个hb led（相当于10w的标准白炽灯）供电。在正常工作情况下，输出电压被串联led的正向压降箝位在约9.5 vdc，但该电路必须达到12 vdc，以便为二极管的性能变化留出余地。其拓扑结构为开关式恒流离线式降压稳压器，能够在整个85至265 vac通用输入范围内和47至64 hz的线电压频率下进行工作。其它设计目标包括高效能、低成本及符合en55022a emi要求。该设计可以集成到标准灯壳中（edison螺口灯泡和卡口卤素灯均可），非常便于替换现有的灯泡。而且，还可以利用设计工具和应用程序辅助完成该设计，以尽可能缩短新的hb led灯的上市时间。
emi符合性考量
由于空间和成本限制，市场上有很多led灯其设计并不符合传导emi规范。但本文中的设计利用了集成到pi的linkswitch-tn功率转换ic中的频率调制特性，因此可以使用体积更小的emi滤波器。
方案细节
pi的linkswitch-tn lnk306dn集成功率转换ic中含有一个完全集成的700 v功率mosfet，因而无需外部电源器件。离线式非隔离降压拓扑结构可以在连续导通模式下以66 khz的最大频率进行工作。该频率采用4 khz的峰峰值频率抖动进行调制，可以简化对emi滤波器的设计要求。虽然本设计采用了降压拓扑结构，但这种ic还可以配置为降压-升压转换器。而非常关键的一点是，linkswitch-tn lnk306dn采用了小型so-8封装，这对于此应用的结构设计而言是个很大的优势。
转换器和emi滤波器的设计原理如图1所示。根据电流检测电阻器r8和r10之间的压降，电流控制环路被设置为所需的恒定电流值。虽然标准设计支持的是300 ma的电流，但仍可以轻易适应最高360 ma的输出电流。q1和q2可以放大检测到的压降，以便使用电阻较低的电流检测电阻器来最大程度地降低功率耗散。emi滤波器采用pi拓扑结构，并含有一个可熔阻燃电阻rf1，以用于过载保护。
图1 转换器与emi滤波器电路
设计转换器和emi滤波器时只需要25个器件，完全不需要pcb和连接器件。在参考材料中可以找到有关该设计的完整元件列表。
该应用的电气设计对于这款成熟的功率转换ic而言，显得相当陈旧。最大的挑战是结构设计，特别是将转换器和emi滤波器都集成到标准灯壳的设计。然而，该设计正好能装入edison螺口灯座（e27）和卤素灯卡口灯座（gu 10）。
早在设计之初，我们便清楚：如果圆形pcb大得能够容纳所有转换器和emi滤波器元件的话，它就无法装入灯座中。因此我们决定将设计划分为两个圆形pcb，一个用于转换器电路，另一个用于emi滤波器。转换器电路板的最终直径为19.66 mm，而emi滤波器的最终直径则为16.91 mm。这些电路板然后进行叠加，并与离散布线互连完成装配。
图2 结构封装挑战
虽然该设计具有功能性，但仍存在传导辐射问题。由于两个pcb比较接近，开关电流会从转换器电路板耦合到emi滤波器电路板，从而降低emi滤波器的性能。通过在这两个电路板之间放置“屏蔽”pcb，这一问题便得以解决。而第三个电路板只是一层铜，并无电路。它被电气连接到emi滤波器负输出端与转换器负输入端的接合处。这样，总装便由三个叠加在一起的圆形电路板组成。增加第三个电路板既简单又节省成本，不但解决了耦合问题，还达到了emi性能要求。
性能
本参考设计可满足各种设计目标。如果采用120 vac的标称输入电压，电路效率将会超过62%。输入电压为220/240 vac时，效率将超过56%。根据en55022a限制，采用准峰值和平均读数在输入电压为115 vac和230 vac时表现出传导emi特征。在最差条件下，当输入电压配置为230 vac时，此电路可通过标准并有7 db的电压。当输入电压为115 vac时，裕值更高。
图3 在230 vac最差情况下符合en55022a标准
结语
尽管存在一定的物理性限制，但是，以具有成本效益的方式将高性能hb led灯的电子镇流器集成到标准灯壳中是完全有可能的，并仍可符合emi法规和电能质量标准。此外，应用指南、设计工具以及新推出的led照明应用站点都可以为设计提供广泛的支持。
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结合软硬件的加密方法
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本文将介绍一种基于linkswitch-tn系列小型so-8封装电源ic的电子镇流器，该方案符合标准灯壳空间限制要求以及en55022a emi标准。
设计目标
本设计用于为一串额定电流为300 ma的三个hb led（相当于10w的标准白炽灯）供电。在正常工作情况下，输出电压被串联led的正向压降箝位在约9.5 vdc，但该电路必须达到12 vdc，以便为二极管的性能变化留出余地。其拓扑结构为开关式恒流离线式降压稳压器，能够在整个85至265 vac通用输入范围内和47至64 hz的线电压频率下进行工作。其它设计目标包括高效能、低成本及符合en55022a emi要求。该设计可以集成到标准灯壳中（edison螺口灯泡和卡口卤素灯均可），非常便于替换现有的灯泡。而且，还可以利用设计工具和应用程序辅助完成该设计，以尽可能缩短新的hb led灯的上市时间。
emi符合性考量
由于空间和成本限制，市场上有很多led灯其设计并不符合传导emi规范。但本文中的设计利用了集成到pi的linkswitch-tn功率转换ic中的频率调制特性，因此可以使用体积更小的emi滤波器。
方案细节
pi的linkswitch-tn lnk306dn集成功率转换ic中含有一个完全集成的700 v功率mosfet，因而无需外部电源器件。离线式非隔离降压拓扑结构可以在连续导通模式下以66 khz的最大频率进行工作。该频率采用4 khz的峰峰值频率抖动进行调制，可以简化对emi滤波器的设计要求。虽然本设计采用了降压拓扑结构，但这种ic还可以配置为降压-升压转换器。而非常关键的一点是，linkswitch-tn lnk306dn采用了小型so-8封装，这对于此应用的结构设计而言是个很大的优势。
转换器和emi滤波器的设计原理如图1所示。根据电流检测电阻器r8和r10之间的压降，电流控制环路被设置为所需的恒定电流值。虽然标准设计支持的是300 ma的电流，但仍可以轻易适应最高360 ma的输出电流。q1和q2可以放大检测到的压降，以便使用电阻较低的电流检测电阻器来最大程度地降低功率耗散。emi滤波器采用pi拓扑结构，并含有一个可熔阻燃电阻rf1，以用于过载保护。
图1 转换器与emi滤波器电路
设计转换器和emi滤波器时只需要25个器件，完全不需要pcb和连接器件。在参考材料中可以找到有关该设计的完整元件列表。
该应用的电气设计对于这款成熟的功率转换ic而言，显得相当陈旧。最大的挑战是结构设计，特别是将转换器和emi滤波器都集成到标准灯壳的设计。然而，该设计正好能装入edison螺口灯座（e27）和卤素灯卡口灯座（gu 10）。
早在设计之初，我们便清楚：如果圆形pcb大得能够容纳所有转换器和emi滤波器元件的话，它就无法装入灯座中。因此我们决定将设计划分为两个圆形pcb，一个用于转换器电路，另一个用于emi滤波器。转换器电路板的最终直径为19.66 mm，而emi滤波器的最终直径则为16.91 mm。这些电路板然后进行叠加，并与离散布线互连完成装配。
图2 结构封装挑战
虽然该设计具有功能性，但仍存在传导辐射问题。由于两个pcb比较接近，开关电流会从转换器电路板耦合到emi滤波器电路板，从而降低emi滤波器的性能。通过在这两个电路板之间放置“屏蔽”pcb，这一问题便得以解决。而第三个电路板只是一层铜，并无电路。它被电气连接到emi滤波器负输出端与转换器负输入端的接合处。这样，总装便由三个叠加在一起的圆形电路板组成。增加第三个电路板既简单又节省成本，不但解决了耦合问题，还达到了emi性能要求。
性能
本参考设计可满足各种设计目标。如果采用120 vac的标称输入电压，电路效率将会超过62%。输入电压为220/240 vac时，效率将超过56%。根据en55022a限制，采用准峰值和平均读数在输入电压为115 vac和230 vac时表现出传导emi特征。在最差条件下，当输入电压配置为230 vac时，此电路可通过标准并有7 db的电压。当输入电压为115 vac时，裕值更高。
图3 在230 vac最差情况下符合en55022a标准
结语
尽管存在一定的物理性限制，但是，以具有成本效益的方式将高性能hb led灯的电子镇流器集成到标准灯壳中是完全有可能的，并仍可符合emi法规和电能质量标准。此外，应用指南、设计工具以及新推出的led照明应用站点都可以为设计提供广泛的支持。
STM32F429芯片带FIFO的DMA传输实现过程
IDC公布了《2019年H1中国AI基础架构市场调查报告》
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