LED照明電路（臨界模式PFC＋DC/DC）：利用MOSFET提升效率并降低噪聲的案例

從本文開始將介紹在具體應用中效率等的改善案例。

LED照明電路（臨界模式PFC＋DC/DC）：利用MOSFET提升效率并降低噪聲的案例

下面的電路摘自實際LED照明電路的相關部分。該LED驅動電路是DC/DC轉換器通過臨界模式（BCM）的PFC向LED供電的。

下面將介紹在該電路中改變PFC部的開關MOSFET、DC/DC轉換器部的開關MOSFET、以及其柵極電阻RG，并對效率和噪聲進行比較的情況。

原設計使用的超級結MOSFET（以下簡稱“SJ MOSFET”）標記為“Original”?？紤]到噪聲問題，Original的RG采用100Ω。對此，將PFC及DC/DC轉換器的開關替換為三種SJ MOSFET，RG也嘗試了100Ω和50Ω兩種方案。MOSFET采用高速開關型R5207AND，以及新一代產品R6004END和R6004END，噪聲均得以降低。

下表中黃色高亮表示效率高于Original，綠色高亮表示最高效率。獲得的結論是PFC采用R5207AND、DC/DC轉換器采用R6004END的組合效率最佳，RG為50Ω時的效率更高（3種SJ MOSFET的組合共有9組結果，效果不好的已被省略）。與Original相比，效率提高了1%左右。效率是電路整體的效率。

另外，請看下面DC/DC轉換器部的噪聲特性。數(shù)據(jù)是Original與效率最好的R6004END/50Ω的比較數(shù)據(jù)。

Original的開關速度比較快，因此采用100Ω的RG作為噪聲對策比較妥當，不過低噪聲的R6004END在RG為50Ω時即使提高開關速度后噪聲也比Original低，可在提高效率的同時降低噪聲。

下面比較一下PFC部和DC/DC轉換器部的波形，以確認其原因。PFC部的波形如下。

在PFC部，R5207AND的效率最高，由于在該范圍無法判別，所以進行了放大。

相對于Original，轉換為導通的時間R6004END和R5207AND略慢。然后是轉換為關斷的情況。

從圖中可以看出，R6004END和R5207AND轉換為關斷的時間更快，更急劇?？梢哉J為這點可降低開關損耗，有助于提高效率。接下來是DC/DC轉換器部的開關波形。

對Original與效率較高的R6004END和R5207AND進行了比較。R6004END還給出了RG為50Ω時的波形。同樣，對導通、關斷波形進行放大。

R6004END轉換為導通的時間最快，RG＝50Ω時更快。

轉換為關斷的時間在RG＝100Ω時R6004END最慢，但在RG＝50Ω時則變?yōu)樽羁?。通過這些比較，可以認為R6004END＋RG＝50Ω的轉換最快，因此有助于減少開關損耗并提高效率。

當PFC采用R5207AND、DC/DC轉換器采用R6004END時，開關損耗略有減少，兩種因素疊加可使效率提高1%左右。另外，在開關損耗降低的同時，噪聲也得以改善。綜上所述，通過重新探討開關MOSFET的特性和柵極電阻，可同時改善效率和噪聲，因此，與上一篇、上上篇中提到的二極管相同，MOSFET的特性也需要充分進行探討和確認。

審核編輯：湯梓紅