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示波器使用解密(二):反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

qiufengss 2017-12-15 08:44


  近年来,LED照明在国内得到了迅猛的使用,它在市场上的销量呈现爆炸式的增长,在其所用的电源中,反激式LED驱动电源因其成本低、安全的特点好的优点而得到了广泛的使用。但是,在规划过程中,一般的工程师由于经验不够,会造成烧机的缺点,其中重要的原因之一,就是功率MOS管电路的规划调试不当,本文基于这个考虑,介绍一种运用示波器测验的手段,讲解下相关电路的调试方式,对于不一样的电路拓扑,可以采取本方式,举一反三,通过测验,达到保证运用的三极管的可靠性的目的!

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  首先,还是简单回顾下反激式LED驱动电源的工作原理:


  如图1,是一个反激式LED驱动电源的简图,略去输入电源部分

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  下面根据本文的主图,重点针对MOS管的部分做简单的原理讲解:


  控制电路根据电路各取样回路的取样,做出判断,按照规划者实现编好的工作模式,控制MOS管的工作状态,开通或者关断,R1,C1和D1构成吸收回路,用于吸收由于漏感的能量,防止漏感能量无释放的回路而产生过冲导致MOS管的峰值电压太高而烧毁MOS管,D2和C2构成次级供电的整流滤波回路,R2是MOS管电流取样电阻。

  当MOS管开通的时候,各部分的电压(或电动势)的方向是,线电压通过变压器,MOS管和取样电阻形成回路,同时形成工作电流,而次级的电压(或电动势)通过功率二极管,电容和负载形成回路,由于功率二极管是反向偏置,呈现关断状态,次级无电流通过,此时的变压器相当一个功率储能电感,把能量储存在其中,如图2红箭头方向所示:

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  当MOS管的电流上升到一定的数值时,控制电路通过取样电阻感应得知,此时关断给MOS管的驱动信号,MOS管关断,T1变压器的次级感应电压反转,二极管正向导通,变压器中储存的能量通过二极管向滤波电容C2和负载释放,而储存在变压器漏感中的能量是无法向次级释放的,由于电感电流不能突变,这些能量就加在MOS管上,造成MOS管尖峰电压快速升高,这时如果不加措施,将会击穿MOS管,所以在电路上增加了一个由C1、R1和D1组成的能量吸收电路,它的工作原理是,给漏感产生的电压提供一个回路,在尖峰电压到来之际,通过二极管把能量送进电容,通过电阻放电消耗掉这些储存在变压器漏感中的能量,从而保证三极管的安全。如图3所示:

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  了解了基本原理,在规划产品的时候,就要对工程样板进行测验,以便进行元器件可靠性的评估。

  下面运用鼎阳SDS2024示波器对MOS管进行电压和电流的测量,通道1测量MOS管漏记电压的波形,通道2测量MOS管漏极电流的波形!

  图4,是同时测量两个通道的波形!其中蓝色波形是MOS管漏极和源极之间的电压波形,绿色的是MOS管电流的波形,我们可以看到,当MOS管导通的时候,MOS管的电压为0,蓝色的线的位置最低,这个时候,MOS管的电流开始上升,如绿色波形所示,当MOS管关断的时候,MOS管的电压上升,蓝色的线位置升高,MOS管的电流急剧降低到0,绿色线很快到达最低点。同时观看这两个重叠的波形可以使我们搞清楚MOS管在开通和关断的时候,电压和电流随时间变化的过程!

下面讲解下根据测验结果如何调整电路参数

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  下面,我将分别关上一个通道,把电压和电流的波形分开,一个个予以分析

  如图5.是MOS管电压的波形,我们需要测验的参数是,MOS管上承受的最大电压,我们如图可以测量到最大的电压是红色箭头所指之处,它已经包含了叠加了漏感的尖峰电压,运用CUESORS光标,我们测量的结果是496V。

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

示波器使用解密

  当然,我们也可以运用MEASURE功能,而不是CURSORS功能显示最大的电压值,如图5A所示,这个数字是504V,结果在数字上有点误差,这是正常的,因为肉眼判断最大值时,有的很尖的波形看不到,而示波器却可以采样到的!

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

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  如图6.是MOS管电流的波形,我们需要测验的参数是,MOS管上工作的最大电流!如图红色箭头所指的是通过MOS管的工作状态的最大电流,绿色箭头所指的是通过MOS管的最大浪涌电流,这个电流的形成是在MOS管开通的一霎那,线电压通过MOS管回路给变压器极间分布电容的充电电流,因为这个分布电容是变压器的寄生参数,它的数值很小,充电的时间极短,所以这个电流的特点是时间间隔特别小,波形尖峰杰出,如图所示,但是MOS管所能承受的瞬间浪涌电流数值远远超过它的标称电流数值,所以这个电流的尖峰看起来似乎很大,但是实际运用时几乎可以忽视不计,我们通过CURSORS按钮,可以测量的通过MOS管极间的最大电流就是红色箭头所标的500mA。

示波器使用解密:反激式LED驱动电源的功率MOS管的测量和选用

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  根据调试的波形进行MOS管参数的选用:


  1.MOS管的耐压值:在本电路中,通过图5可以看到,MOS管上承受的峰值电压已经达到了500V,为了安全起见,我们选用耐压值是600V的MOS管就可以了;

  2.MOS管的电流值:在本电路中,通过图6可以看到,MOS管上承受的峰值电流值是500mA,我们可以选用最大工作电流是1A的MOS管。

  综合以上得知,1N60的MOS管完全可以达到产品的可靠性要求!

  值得注意的是:调节吸收回路R1和C1的数值可以调节峰值电压的高低,但是同时也会影响整机的效率,调节的峰值电压高,效率也好,对MOS管的耐压也是要求高,反之亦然!


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来自: 今日头条

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