LED日光燈電源技術(shù)問題-LED日光燈電源不燒壞MOS管的注意要點(diǎn)

LED日光燈的發(fā)光原理

PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢壘,當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢壘下降, P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多,所以會出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴(kuò)散,構(gòu)成對P區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合,復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結(jié)發(fā)光的原理。

LED日光燈電源-防止燒壞MOS管的4大主要要點(diǎn)

LED日光燈電源發(fā)熱到一定程度會導(dǎo)致燒壞，關(guān)于這個問題，也見到過有人在行業(yè)論壇發(fā)過貼討論過。本文將從芯片發(fā)熱、功率管發(fā)熱、工作頻率降頻、電感或者變壓器的選擇、LED電流大小等方面討論LED日光燈電源發(fā)熱燒壞MOS管技術(shù)。

（一）芯片發(fā)熱

本次內(nèi)容主要針對內(nèi)置電源調(diào)制器的高壓驅(qū)動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上面，芯片的功耗為0.6W，當(dāng)然會引起芯片的發(fā)熱。驅(qū)動芯片的最大電流來自于驅(qū)動功率MOS管的消耗，簡單的計(jì)算公式為I=cvf（考慮充電的電阻效益，實(shí)際I=2cvf，其中c為功率MOS管的cgs電容，v為功率管導(dǎo)通時(shí)的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f.如果c、v和f不能改變，那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件，注意不要引入額外的功耗。再簡單一點(diǎn)，就是考慮更好的散熱吧。

（二）功率管發(fā)熱

功率管的功耗分成兩部分，開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。要注意，大多數(shù)場合特別是LED市電驅(qū)動應(yīng)用，開關(guān)損害要遠(yuǎn)大于導(dǎo)通損耗。開關(guān)損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅(qū)動能力和工作頻率有關(guān)，所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決：

a、不能片面根據(jù)導(dǎo)通電阻大小來選擇MOS功率管，因?yàn)閮?nèi)阻越小，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時(shí)，夠用就可以了。

b、剩下的就是頻率和芯片驅(qū)動能力了，這里只談頻率的影響。頻率與導(dǎo)通損耗也成正比，所以功率管發(fā)熱時(shí)，首先要想想是不是頻率選擇的有點(diǎn)高。想辦法降低頻率吧！不過要注意，當(dāng)頻率降低時(shí)，為了得到相同的負(fù)載能力，峰值電流必然要變大或者電感也變大，這都有可能導(dǎo)致電感進(jìn)入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大，可以考慮將CCM（連續(xù)電流模式）改變成DCM（非連續(xù)電流模式），這樣就需要增加一個負(fù)載電容了。

（三）工作頻率降頻

這個也是用戶在調(diào)試過程中比較常見的現(xiàn)象，降頻主要由兩個方面導(dǎo)致。輸入電壓和負(fù)載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對于前者，注意不要將負(fù)載電壓設(shè)置的太高，雖然負(fù)載電壓高，效率會高點(diǎn)。對于后者，可以嘗試以下幾個方面：

a、將最小電流設(shè)置的再小點(diǎn);

b、布線干凈點(diǎn)，特別是sense這個關(guān)鍵路徑;

c、將電感選擇的小點(diǎn)或者選用閉合磁路的電感;

d、加RC低通濾波吧，這個影響有點(diǎn)不好，C的一致性不好，偏差有點(diǎn)大，不過對于照明來說應(yīng)該夠了。

無論如何降頻沒有好處，只有壞處，所以一定要解決。

（四）電感或者變壓器的選擇

終于談到重點(diǎn)了，我還沒有入門，只能瞎說點(diǎn)飽和的影響了。很多用戶反應(yīng)，相同的驅(qū)動電路，用a生產(chǎn)的電感沒有問題，用b生產(chǎn)的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現(xiàn)象，直接調(diào)節(jié)sense電阻或者工作頻率達(dá)到需要的電流，這樣做可能會嚴(yán)重影響LED的使用壽命。

所以說，在設(shè)計(jì)前，合理的計(jì)算是必須的，如果理論計(jì)算的參數(shù)和調(diào)試參數(shù)差的有點(diǎn)遠(yuǎn)，要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時(shí)，L會變小，導(dǎo)致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，只能看著光衰了。

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