大功率LED驅動電源設計中MOS管應用

2020-12-08 臺灣微碧半導體VBsemi
大功率LED驅動電源設計中MOS管應用

LED的發光原理

LED中含有N型半導體和P型半導體。N型半導體帶有額外電子，P型半導體富有「空穴」，多餘電子可以通過空穴實現轉移，從一個空穴轉移到另一個空穴，從而產生電流，當有正向電流通過晶片時，電子就會與P區中的空穴進行結合，然後就會發射光子，這就是半導體發光二極體為什麼會發光的原因。

LED的優點

1、半導體發光二極體（Light Emitting Diode，LED），使用壽命長，可達到十萬小時，耗電量小，較普通白熾燈更為穩定。較長的壽命賦予了發光二極體較好的穩定性，使發光二極體被廣泛應用到工業生產中作為指示燈。

2、LED作為冷光源，和身為暖光源的傳統白熾燈相比，它所產生的熱量比傳統白熾燈低，進而有更多的電能轉化為了光能，發光效率更高。傳統白熾燈所轉換的光能僅為其所受到的高溫熱輻射的10%左右。

雖然LED有諸多優點，但是卻受到了LED驅動電源的制約，進而減小了LED成本優勢。因此，現在需要設計的大功率LED驅動電源要更關注其功率因數、效率及安全性。

大功率LED驅動電源的設計要素

1、功率因數符合國標GB/T17625.1-2003

2、驅動電源要使LED所通過的電流在任何情況下保持穩定，根據建議，LED的電流波動最好保持在平均電流的20%之內

3、驅動電源轉換效率提高，達到節能目的，減少電源耗損，提高電源壽命及穩定性。

4、壽命要與LED的相匹配

5、為了安全性，一般採用隔離式電源拓撲結構。

2014年，Ma Yibo設計了一款功率為320W的LED路燈驅動電源，採用APFC+半橋LLC的兩極電路拓撲結構模式。他設計的APFC電路基於Boost-APFC的改進型FOT模式，採用智能驅動晶片TEA1795T(外驅動)同步整流技術進一步提高電源的效率，有效降低了損耗。

320W LED恆流驅動電源硬體樣機參數

輸入電壓AC 100V-260V輸出電壓DC 40V/8A功率因數大於等於0.98轉換效率大於92%輸出恆定電流精度為±1%

【圖1.樣機總電路】

APFC主電路參數

輸入電壓AC 100-260V輸出電壓400V輸出功率320W功率因數（PF）大於等於0.98輸出波紋電壓變化率小於等於20%

【圖2.FOT-APFC原理圖】
【圖3.改進型FOT方案電路圖】

APFC中MOS管的選擇參數

輸入峰值電流5.02A額定電壓600V可選擇的VBsemi微碧MOS管型號：

①VBM165R20S ②VBZM20N60 ③VBMB165R20 ④VBMB165R20S ⑤VBZMB20N65S

【圖4.推薦的VBsemi微碧MOS管型號】

半橋LLC主電路的選擇參數

輸入電壓360-430V額定輸入電壓400V輸出電流8A輸出電壓40V輸出功率320W品質因數Qzvs=0.399

【圖5.同步整流的半橋LLC 電路圖】

半橋LLC諧振變換器中原邊MOS管的選擇參數

峰值電流2.63A輸入電壓400V推薦的VBsemi微碧MOS管型號：

①VBM165R20S

②VBZM20N60

③VBMB165R20

④VBMB165R20S

⑤VBZMB20N65S

半橋LLC諧振變換器中同步整流MOS管的選擇參數

耐壓80V平均電流8A可供選擇的VBsemi微碧MOS管型號：

①VBM1101N ②VBMM1105 ③VBM1151N ④VBZM80N10 ⑤VBZM40N10 ⑥VBZM80N03

【圖6.推薦的VBsemi微碧MOS管型號】

參考文獻

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