大功率LED驱动电源设计中MOS管应用

大功率LED驱动电源设计中MOS管应用

LED的发光原理

LED含有N型半导体和P型半导体。N型半导体有额外的电子，P型半导体有“空穴”。多余的电子可以通过空穴转移，从一个空穴转移到另一个空穴，从而产生电流。当有正电流通过晶片时，电子会与P区的空穴结合，然后发射光子，这就是为什么半导体发光二极管会发光。

LED的优点

1、半导体发光二极管（Light Emitting Diode，LED），使用寿命长，可达10万小时，功耗小，比普通白炽灯更稳定。长寿命使发光二极管具有良好的稳定性，使发光二极管广泛应用于工业生产中作为指示灯。

2、LED作为一种冷光源，产生的热量低于传统的白炽灯，与传统的白炽灯相比，它产生的热量低于传统的白炽灯，然后有更多的电能转化为光能，发光效率更高。传统白炽灯转换的光能仅为其高温热辐射的10%左右。

虽然LED有很多优点，但它受到LED驱动电源的限制，从而降低了LED的成本优势。因此，需要设计的大功率LED驱动电源应更加注重其功率因数、效率和安全性。

大功率LED驱动电源的设计要素

1、国标GB/T17625.1-2003

2、驱动电源应在任何情况下保持LED通过的电流稳定。根据建议，LED的电流波动应保持在平均电流的20%以内

3、提高驱动电源转换效率，达到节能目的，减少电源消耗，提高电源寿命和稳定性。

4、使用寿命应与LED相匹配

5、隔离电源拓扑结构一般用于安全。

2014年，Ma 采用APFC，Yibo设计了一款功率为320W的LED路灯驱动电源，采用APFC 半桥LLC的两极电路拓扑结构模式。他设计的APFC电路采用智能驱动芯片TEA1795T(外部驱动)同步整流技术，基于Boost-APFC的改进FOT模式，进一步提高电源效率，有效减少损耗。

320W LED恒流驱动电源硬件样机参数

输入电压AC 100V-260V输出电压DC 40V/8A功率因数大于0.98，转换效率大于92%。±1%

[图1.样机总电路]

APFC主电路参数

输入电压AC 100-260V输出电压400V输出功率320W功率因数（PF）大于或等于0.98输出波纹电压的变化小于或等于20%

【图2.FOT-APFC原理图[图3]改进型FOT方案电路图

MOS管在APFC中的选择参数

VBsemi微碧MOS管型号，输入峰值电流5.02A额定电压600V：

①VBM165R20S ②VBZM20N60 ③VBMB165R20 ④VBMB165R20S ⑤BZMB20N65S

[图4.VBsemi微碧MOS管型号推荐]

半桥LLC主电路选择参数

输入电压360-430V额定输入电压400V输出电压8A输出电压40V输出功率320W质量因数Qzvs=0.399

[图5.半桥LLCC同步整流 电路图】

中原边缘MOS管在半桥LLC谐振变换器中的选择参数

VBsemi微碧MOS管型号推荐峰值电流2.63A输入电压400V：

①VBM165R20S

②VBZM20N60

③VBMB165R20

④VBMB165R20S

⑤BZMB20N65S

MOS管在半桥LLC谐振变换器中同步整流的选择参数

VBsemi微碧MOS管型号可选用耐压80V平均电流8A：

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

[图6.推荐VBsemi微碧MOS管型号]

参考文献

[1]李文龙、孙伟峰分析了半导体发光二极管的原理和应用特点[J].2017年(15)科技风格:175.

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[4]王晓明、郭伟玲、高国、沈光地.LED——新一代照明光源[J].2005(07)现代显示:15-19 41.