LED大家都知道，那么你知道LED驱动电源设计的一些知识吗?针对于设计LED电源的工程师来说，电磁干扰问题应该是一直存在于设计中的一个关键问题，熟悉电源电路设计的朋友们都知道，在LED电源的设计过程中，电磁干扰EMI是个不小的难题，那么如何能解决这个问题?

文章从硬件着手，介绍了三大抗干扰措施。

首先我们来看一下能够影响到EMI/EMC的几个因素：驱动电源的电路结构;开关频率、接地、PCB设计、智能LED电源的复位电路设计。

由于最初的LED电源就是线性电源，但是线性电源在工作时会以发热的形式损耗大量能量。线性电源的工作方式，使他从高压变低压必须有将压装置，一般的都是变压器， 再经过整流输出直流电压。虽然笨重，发热量大，优点是，对外干扰小，电磁干扰小，也容易解决。而现在使用比较多的LED开关电源，都是以 PWM形式的LED驱动电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小，因此功率半导体器件上所产生的损耗 也很小。缺点比较明显的是，电磁干扰(EMI)也更严重。

LED电源的电磁兼容出现问题一般是开关电路的电源中。而开关电路是开关电源的主 要干扰源之一。开关电路是LED驱动电源的核心，开关电路主要由开关管和高频变压器组成。它产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。

这种高频脉冲干扰产生的主要原因是：开关管负载为高频变压器初级线圈，是感性负载。导通瞬间，初级线圈产生很大的涌流，并在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压;断开瞬间，由于初级线圈的漏磁通，致使部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈，电路中形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖 峰。高频脉冲产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在LED电源系统中，开关电路产生电流尖峰信号，而当负载电流变化时也会产生电流尖峰信号。这就是电磁干扰根源之一。

基本上在所有电磁干扰问题的题目中，主要是因为不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在开关电路频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频;在高频应用中，最好采用多点接地。

混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。可以说适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。

在LED电源中，有不少智能LED电源采用单片机控制，并且有的LED电源采用单片机控制开关电路的占空比，单片机的看门狗系统对整个LED电源的运行起着特别重要的作用，由于所 有的干扰源不可能全部被隔离或往除，一旦进进CPU干扰程序的正常运行，那么复位系统结合软件处理措施就成了一道有效的纠错防御的屏障了。

常用的复位系统有以下两种：

①外部复位系统。外部“看门狗”电路可以自己设计也可以用专门的“看门狗”芯片来搭建。这样，假如程序系统陷进一个死循环，而该循环中恰巧有着“喂狗”信号的话，那么该复位电路就无法实现它的应有的功能了。

②现在越来越多的LED电源都带有自己的片上复位系统，这样用户就可以很方便的使用其内 部的复位定时器了，但是，有些智能LED电源的控制电路复位指令太过于简单，这样也会存在象上述死循环那样的“喂狗”指令，使其失往监控作用。

要解决LED驱动电源的电磁干扰问题，从硬件上可从以下几个方面入手：

1.减少开关电源本身的干扰：软开关技术，在原有的硬开关电路中增加电感和电容元件，利用电感和电容的谐振，降低开关过程中的du/dt和di/dt，使开关器件开通时电压的下降先于电 流的上升，或关断时电流的下降先于电压的上升，来消除电压和电流的重叠。开关频率调制技术，通过调制开关频率fc，把集中在fc及其谐波2fc、3fc… 上的能量分散到它们周围的频带上，以降低各个频点上的EMI幅值。元器件的选择，选择不易产生噪声、不易传导和辐射噪声的元器件。通常特别值得注意的是， 二极管和变压器等绕组类元器件的选用。反向恢复电流小、恢复时间短的快速恢复二极管是开关电源高频整流部分的理想器件。

合理使用电磁干扰滤波器，EMI滤波器的主要目的之一，电网噪声是电磁干扰的一种，它属于射频干扰(RFI)，其传导噪声的频谱大致为10KHz~30MHz，最高可达150MHz.在一 般情况下，差模干扰幅度小，频率低，所造成的干扰较小;共模干扰幅度大，频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。欲削弱传导干扰，最有效的方 法就是在开关电源输入和输出电路中加装电磁干扰滤波器。LED电源一般采用简易式单级EMI滤波器，主要包括共模扼流圈和滤波电容。EMI滤波器能有效抑 制开关电源适配器的电磁干扰。

2.通过切断干扰信号的传播途径来减少电磁干扰问题：第一种情况是电源线干扰可以使用电源线滤 波器滤除。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模和共模干扰都有较强的抑制作用。改善PCB板的电磁兼容性设计PCB是LED电源系统中 电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展，PCB的密度越来越高。

PCB设计的好坏对LED电源系统的电磁 兼容性影响很大。实践证实，即使电路原理图设计正确，印刷电路板设计不当，也会对LED电源系统的可靠性产生不利影响。PCB抗干扰设计主要包括PCB布 局、布线及接地，其目的是减小PCB的电磁辐射和PCB上电路之间的串扰。还有，一般变压器电磁干扰引发的交流声频率一般为50HZ左右，而地线布线不当 导致的交流声，由于整流电路的倍频作用频率约为100HZ，仔细区分还是可以察觉的。因此，在设计印刷电路板的时候，应留意采用正确的方法，遵守PCB设 计的一般原则，并应符合抗干扰的设计要求。

3.主动大幅增强受干扰体的抗干扰能力：在LED电源系统中输进/输出也是干扰源 的传导线，和接收射频干扰信号的拾检源，我们设计时一般要采取有效的措施：采用必要的共模/差模抑制电路，同时也要采取一定的滤波和防电磁屏蔽措施以减小 干扰的进进。在条件许可的情况下尽可能采取各种隔离措施(如光电隔离或者磁电隔离)，从而阻断干扰的传播。防雷击措施，室外使用的LED电源系统或从室外 排挤引进室内的电源线、信号线，要考虑系统的防雷击题目。常用的防雷击器件有：气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放电管是当电源的电压大于某一数值时，通常为数十V或数百V，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导进大地。TVS可以 看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流。

通过本文我们可以总结出针对于LED电源EMC/EMI的主要几个控制技术是：电路措施、EMI滤波、元器件选择、屏蔽和印制电路板抗干扰设计等。如果能正确合理的对这些问题进行解决，顺利通过3C认证，不是问题！以上就是LED驱动电源设计的一些解析，希望能给大家帮助。

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Silicon Labs 供稿

简介

自从140年前第一个商用的白炽灯泡问世以来，发光二极管（LED）灯泡是照明领域的最大进步。LED灯的好处无数，而且有据可查。与现代的白炽灯泡相比，它们通常节省75％的能量，使用寿命可以延长50倍以上。今天的LED灯泡比以前的LED灯泡有了很大的改进。它们产生的热量极少，不发出紫外线或红外线，不含汞，耐冲击，并能在极端环境下有效运行。

照明革命的下一个浪潮即将来临：智能互联照明。为LED灯泡添加无线连接和联网功能，不仅提供了简单的开/关功能，还提供了更多的机会。您可以通过简单的智能手机应用程序或语音助手来调整亮度、色温和定时，甚至在旅途中远程控制灯光。以前闻所未闻的应用包括无线接近传感器触发的智能灯在晚上当您穿过房屋或建筑物时自动照亮走廊和房间，床头照明在早晨逐渐唤醒您，或医院照明使用色彩改善情绪、健康及加快康复。智能连接照明的便利性和好处是无限的。

与传统照明相比，智能照明仍处于新生阶段，但是在住宅、商业和工业市场中，智能照明的采用率正在稳步提高，这在一定程度上得益于采用了绿色能源激励措施和法规，例如California Title 20。根据研究和市场预测，到2022年全球智能照明市场将达到240亿美元，2018年至2023年的复合年增长率（CAGR）将高达21％。

随着越来越多的“物”相互连接以及消费者逐渐接受智能家居技术，对智能互联照明的接受和需求将继续增长。这就是为什么Acuity Brands、Cree、Eaton、GE Lighting、Philips/Signify、Osram和许多其他顶级照明品牌不仅竞相提供智能LED产品，而且还提供易于部署、可互操作、安全且可升级的完整照明生态系统的原因。

智能LED设计挑战

以经济高效的方式在LED灯泡中实现无线连接会给照明OEM厂商带来一系列新的设计和实施的挑战。例如，智能LED灯泡必须满足严格的RF法规要求、苛刻的能效标准、高温等级以及严格的产品尺寸和空间限制。照明开发人员还必须考虑设备和网络的安全性，并确保智能LED灯泡与任何其他已连接的IoT产品一样抵抗得住恶意黑客的攻击。

另一个关键的设计考量因素是无线协议的选择。许多可连接的灯都在2.4 GHz频段上运行，并使用几种流行的基于标准的短距离无线协议之一，例如Zigbee、低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）、蓝牙网状网络（Bluetooth Mesh）或Wi-Fi。使用基于标准的协议有助于实现与普通消费产品（例如语音助手、智能手机和平板电脑）的互通，无需额外的自定义网关和网络基础设施产品。某些智能LED设计可能需要多协议连接，例如支持低功耗蓝牙进行设备设置和控制以及通过网关访问基于Zigbee的多节点照明网状网络的能力。

蓝牙或Zigbee等标准之外的专有无线协议也是一种选择。虽然在短期内实现专有无线协议可能很容易且具有成本效益，但这种选择可能会带来互操作性和可升级性的长期挑战。基于标准的无线解决方案推动了大批量生产，因此从长远来看可能是更具成本效益的选择。而从众多可用选项中选择合适的无线技术和供应商，需要对RF设计以及性能权衡和风险有更深入的了解。

智能LED设计也必须满足传统照明产品所不需要的无线标准和法规性能要求，例如电磁（EM）辐射和能耗。

实施带来的挑战

为了将新的智能LED产品推向市场，照明OEM厂商还面临着一些涉及工程和运营资源的实施挑战：

• 要发展专业知识并分配资源以实施并成功完成标准和法规的认证测试，例如FCC和CE认证。
• 要考虑确保产品部署到现场后的产品功能和安全性升级的设置，通常通过无线（OTA）更新。
• 管理物料的采购和多个组件的库存。
• 验证与智能家居或智能建筑中其他无线物联网产品和生态系统的互操作性。
• 优化物料清单（BOM）和开发成本，以交付具有成本竞争力的产品，同时满足严格的生产计划并缩短上市时间。

借助模块解决方案消除设计和实施带来的挑战

虽然对于具有较少RF经验和专业知识的开发人员而言，向LED灯泡添加无线连接可能是一项艰巨的任务，但现在可以使用经过预先认证的无线模块解决方案来简化智能LED产品设计的任务，从而最大程度地减少照明OEM厂商面临的许多挑战。

无线模块旨在提供一个全方位的即插即用解决方案，该解决方案集成了开发人员完成LED设计的连接部分所需的关键组件。模块供应商已经完成了天线设计、阻抗匹配、无源器件的调谐和集成以及协议开发等以射频为中心的艰巨任务。对于自身可能缺乏必要RF或协议专业知识的OEM厂商来说，这些已完成的工程和集成工作可以带来巨大的好处。此外，无线模块通常附带所有必需的软件，包括所选的协议栈。模块供应商还提供易于使用的开发工具，以支持和简化设计和调试过程。

通过在LED设计中使用无线模块，照明OEM厂商无需担心管理天线、晶体振荡器和无源器件等多个RF组件的采购和库存。此外，同一模块还可用于多种照明产品，从而进一步简化了采购和库存管理。

选择正确的模块解决方案

在评估LED设计的模块选项时，照明OEM厂商应寻找专门为互联照明应用的特定需求而设计的解决方案。

例如，Silicon Labs的MGM210L和BGM210L模块是可用于照明市场的首批针对应用优化的模块产品。MGM210L模块支持Zigbee和Thread，以及动态多协议连接（例如Zigbee和Bluetooth Low Energy）。BGM210L设计用于Bluetooth Low Energy或Bluetooth Mesh。这两个新模块旨在简化和加速功能丰富、颜色可选和可调光的LED灯的开发，同时使开发人员能够利用基于蓝牙、Zigbee和Thread的网状网络生态系统。