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电子知识

大功率LED驱动电源设计中MOS管应用

作者:立深鑫电子        发布时间:08-21        点击:
摘要 : LED中含有N型半导体和P型半导体。N型半导体带有额外电子,P型半导体富有“空穴”,多余电子可以通过空穴实现转移,从一个空穴转移到另一个空穴,从而产生电流,当有正向电流通过晶片时,电子就会与P区中的空穴进行结合,然后就会发射光子,这就是半导体发光二极管为什么会发光的原因。
LED的发光原理

LED中含有N型半导体和P型半导体。N型半导体带有额外电子,P型半导体富有“空穴”,多余电子可以通过空穴实现转移,从一个空穴转移到另一个空穴,从而产生电流,当有正向电流通过晶片时,电子就会与P区中的空穴进行结合,然后就会发射光子,这就是半导体发光二极管为什么会发光的原因。

LED的优点

1、半导体发光二极管(Light Emitting Diode,LED),使用寿命长,可达到十万小时,耗电量小,较普通白炽灯更为稳定。较长的寿命赋予了发光二极管较好的稳定性,使发光二极管被广泛应用到工业生产中作为指示灯。

2、LED作为冷光源,和身为暖光源的传统白炽灯相比,它所产生的热量比传统白炽灯低,进而有更多的电能转化为了光能,发光效率更高。传统白炽灯所转换的光能仅为其所受到的高温热辐射的10%左右。

虽然LED有诸多优点,但是却受到了LED驱动电源的制约,进而减小了LED成本优势。因此,现在需要设计的大功率LED驱动电源要更关注其功率因数、效率及安全性。

大功率LED驱动电源的设计要素

1、功率因数符合国标GB/T17625.1-2003

2、驱动电源要使LED所通过的电流在任何情况下保持稳定,根据建议,LED的电流波动最好保持在平均电流的20%之内

3、驱动电源转换效率提高,达到节能目的,减少电源耗损,提高电源寿命及稳定性。

4、寿命要与LED的相匹配

5、为了安全性,一般采用隔离式电源拓扑结构。

2014年,Ma 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电路基于Boost-APFC的改进型FOT模式,采用智能驱动芯片TEA1795T(外驱动)同步整流技术进一步提高电源的效率,有效降低了损耗。

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功率因数大于等于0.98转换效率大于92%输出恒定电流精度为±1%


电路图

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)大于等于0.98输出波纹电压变化率小于等于20%


电路图
电路图

 

APFC中MOS管的选择参数

图4.推荐的VBsemi微碧MOS管型号】

半桥LLC主电路的选择参数

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


电路图