近年來,風扇燈憑借將風扇與氛圍燈結合的創新設計,迅速在全球市場崛起,滿足了消費者對功能性與美學的雙重需求。
在眾多品牌中,某外貿風扇燈憑借靜音運行、歐美A級能效認證(85%節能)、50000小時超長壽命、強風性能及E27通用燈座設計脫穎而出。
其技術亮點在于將40W功率、85-265V寬電壓兼容性(50/60Hz)和3000K-6500K色溫可調功能集成于54.71mm×45.83mm的緊湊空間內,同時實現穩定輸出及無頻閃調光。
為深入解析其高性能指標的實現原理,我們對風扇燈進行了拆解。
風扇燈介紹
風扇燈外包裝特寫。
包裝盒側面印有產品信息。
將包裝盒打開可以看到燈具以及葉扇。
風扇燈主要產品信息:
電壓:85V-265V
頻率:50/60Hz
功率:40W
色溫:3000K-6500K
風扇燈模塊化拆解:
兩大核心硬件解析!
拆卸燈具上部外殼后,可見內部安裝有一塊印刷電路板。
繼續拆卸下部結構,即可顯露電機總成。
將主控電路板拆下,量得電路板長54.71mm,寬為45.83mm。
電路板長
電路板寬
在風扇燈主控電路板上,可看到主控MCU、驅動IC、二極管、整流橋等。
(正)
(反)
可以看到,電源部分采用隔離型PSR反激式拓撲結構,使用原邊反饋電路。這種設計具有低成本、電路設計簡化、可靠性高等優點,但由于功率范圍和精度限制,主要應用于小功率消費電子領域。
調光部分采用具有PWM調光功能的非隔離降壓型LED恒流驅動電路,其優點是電路結構簡單,可實現1%-100%的寬范圍調光,且在整個調光范圍內都能實現無頻閃效果。
MCU來自其利天下的KY32DS024NP,封裝型號為SSOP24。
該MCU使用高性能的 ARM? Cortex?-M0 為內核的 32 位微控制器(MCU),系統最高頻率可達 48MHz。內建嵌套向量中斷控制器。
主要有并行 I/O 口(支持普通輸入、上下 拉輸入、推挽輸出、開漏輸出、 并可配置邊沿或者電平觸發中斷)、多種定時器組合、SPI、I2C、UART、EPWM、CCT、柵極驅動模塊(3P3N)、ADC、ACMP、PGA 等部件。
產品特性
芯片內部連接示意圖
除了應用在風扇燈上,KY32DS024NP還通常應用在高速風扇、落地扇(家用風扇)、吊扇、車載吸塵器、空氣凈化器、水泵等產品內。
如應用在車載吸塵器上,該驅動方案支持電機額定電壓7.4V、12V或24V,適配三相無感輸入接口。電機功率范圍為100W至160W,轉速高達90000RPM,采用恒功率環控制方式。方案具備多項的保護功能,并通過多項國際認證。
驅動模塊:無頻閃調光的秘密武器
驅動IC來自士蘭微的SDH7202S,封裝形式為SOP-8-225-1.27。
SDH7202S是一款專為無頻閃LED智能照明應用設計的高精度降壓型LED恒流驅動芯片,支持PWM調光功能。該芯片具備優異的調光線性度和輸出電流一致性,適用于非隔離降壓型LED照明系統。
該芯片集成了高壓啟動電路和500V功率管,無需外接VCC電容和輔助繞組。內部配置了高精度電流采樣電路,并具備完整的保護功能,確保系統的穩定性和可靠性。
內部框圖
應用電路圖
特點:
1%-100%的調光范圍
全程調光無頻閃
無需啟動電阻和VCC電容
內部集成500V功率管
±5%輸出電流精度
芯片溫度過熱調節
LED短路保護和LED開路保護
風扇燈的硬件基石:
電路模塊關鍵元器件詳解
保險絲的額定電流為3.15A,額定電壓為300V。
整流橋型號為ABS210,品牌宏嘉誠,VRRM最大值為1000,VRMS最大值為700,VDC最大值為1000,IF(AV) 最大值為2A。
變壓器配置三組。
壓敏電阻,通過CQC認證。
電源管理芯片型號為A618D,集成開關管,品牌為仁懋電子。
該電路板包含 6個電容組件。5個電解電容,耐高溫等級105度/130度;1個貼片電容,容量 1nF ±10% ,耐壓 1000V。
電解電容
電解電容
貼片電容
三個功率器件的型號為 4674S,品牌為仁懋電子。
在電路板上,使用了多個快恢復二極管,主要用于整流和開關電源等高頻電路應用。這些二極管來自辰達半導體,型號為ES1J。
特點:
封裝:SMA/DO-214AC
VRRM:典型最大值600
VRMS:典型最大值420
VDC::典型最大值600
反向恢復時間:35 ns
I (AV):1.0A
此外,還采用了來自GK的貼片高頻二極管,型號為U1M,封裝形式為SOD123FL。
特點:
VRRM 最大值=1000V
I(AV)最大值=1A
IFSM最大值=30
TRR最大值=75
功能實現與穩定性:
無頻閃調光+寬壓適應
在風扇燈系統中,主控MCU(KY32DS024NP)與驅動IC(SDH7202S)通過高效分工與實時通信,共同實現了寬電壓兼容、無頻閃調光、節能控制及多重保護功能。
MCU作為系統的智能核心,負責接收用戶指令(如色溫調節、風速切換等),通過其內置的PWM模塊生成精確的調光信號,并實時監測輸入電壓、電流及溫度等參數。
驅動IC則根據MCU輸出的PWM信號,動態調整LED的驅動電流,確保在全電壓范圍(85-265V)內輸出穩定且無頻閃的燈光效果。
MCU的豐富外設(如ADC、定時器、中斷控制器)與驅動IC的高集成特性(內置500V功率管、恒流控制電路)相輔相成:
MCU通過算法優化能耗分配,配合驅動IC的高效恒流輸出,實現85%的節能效率;同時,兩者協同觸發保護機制(如過熱調節、短路保護),保障系統在復雜工況下的可靠性。
例如,當MCU檢測到異常溫升時,立即降低PWM占空比,驅動IC同步減小輸出電流,防止器件損壞。
這種軟硬件深度協同的設計,不僅支持3000K-6500K色溫平滑切換,還確保了風扇燈在寬壓、高頻環境下的長壽命(50000小時)與靜音運行。
小結
本次拆解的風扇燈主控電路板采用了典型的智能LED照明控制方案,核心器件包括主控MCU、LED驅動IC和快恢復二極管等。
該產品憑借創新的設計和高度集成的硬件方案,成功實現了多項卓越性能,成為外貿市場的爆款產品。其核心優勢可歸納如下:
寬電壓兼容與穩定輸出
主控MCU(KY32DS024NP)與驅動IC(SDH7202S)協同工作,使產品支持85-265V寬電壓輸入,適配全球不同地區的電網標準,確保燈光和風扇在電壓波動時仍能穩定運行。
無頻閃調光與色溫可調
驅動IC采用PWM調光技術,結合MCU的精準控制,實現1%-100%無頻閃調光,并支持3000K-6500K色溫平滑切換,滿足用戶對光線舒適度和場景氛圍的多樣化需求。
高效節能與長壽命
電源模塊采用PSR反激式拓撲結構,搭配高精度恒流驅動電路,節能效率高達85%。多重保護機制(如過熱調節、短路保護)的加入,使整機壽命可達50000小時,顯著降低用戶的使用和維護成本。
緊湊設計與高集成度
主控板尺寸僅為54.71mm×45.83mm,卻集成了MCU、驅動IC、功率器件等核心元件,通過優化布局和高度集成化設計,實現小體積與高性能的完美平衡。
靜音運行與強風性能
MCU的智能控制算法與優化的電機驅動方案,使風扇在高效運轉的同時保持低噪音,兼顧強風性能和靜音體驗,提升用戶的使用舒適度。
安全可靠與全球認證
電路采用隔離型拓撲結構,關鍵元器件通過CQC等國際認證,并具備LED開路/短路保護等完善功能,符合歐美A級能效標準,確保產品的安全性和可靠性。
這款風扇燈的成功,源于技術創新與用戶需求的緊密結合。從寬壓兼容到無頻閃調光,從高效節能到超長壽命,每一處細節都彰顯了設計者的匠心。
其模塊化的硬件方案和智能化的控制邏輯,不僅為同類產品提供了可借鑒的設計思路,也印證了“小而精”的工程哲學在消費電子領域的強大競爭力。
未來,隨著智能家居需求的增長,此類高性能、高可靠性的產品必將占據更廣闊的市場空間。
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審核編輯 黃宇
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