LED照明電路: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(yīng)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(shí)際LED照明電路的相關(guān)部分。該LED驅(qū)動(dòng)電路是DC/DC轉(zhuǎn)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(guān)MOSFET、DC/DC轉(zhuǎn)換器部的開關(guān)MOSFET、以及其柵極電阻RG，并對(duì)效率和噪聲進(jìn)行比較的情況。

原設(shè)計(jì)使用的超級(jí)結(jié)MOSFET(以下簡(jiǎn)稱“SJ MOSFET”)標(biāo)記為“Original”?？紤]到噪聲問題，Original的RG采用100Ω。對(duì)此，將PFC及DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)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(guān)型R5207AND，以及新一代產(chǎn)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(jié)論是PFC采用R5207AND、DC/DC轉(zhuǎn)換器采用R6004END的組合效率最佳，RG為50Ω時(shí)的效率更高(3種SJ MOSFET的組合共有9組結(jié)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(qǐng)看下面DC/DC轉(zhuǎn)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(guān)速度比較快，因此采用100Ω的RG作為噪聲對(duì)策比較妥當(dāng)，不過低噪聲的R6004END在RG為50Ω時(shí)即使提高開關(guān)速度后噪聲也比Original低，可在提高效率的同時(shí)降低噪聲。下面比較一下PFC部和DC/DC轉(zhuǎn)換器部的波形，以確認(rèn)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(jìn)行了放大。

相對(duì)于Original，轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通的時(shí)間R6004END和R5207AND略慢。然后是轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的情況。

從圖中可以看出，R6004END和R5207AND轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的時(shí)間更快，更急劇?？梢哉J(rèn)為這點(diǎn)可降低開關(guān)損耗，有助于提高效率。接下來是DC/DC轉(zhuǎn)換器部的開關(guān)波形。

對(duì)Original與效率較高的R6004END和R5207AND進(jìn)行了比較。R6004END還給出了RG為50Ω時(shí)的波形。同樣，對(duì)導(dǎo)通、關(guān)斷波形進(jìn)行放大。

R6004END轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通的時(shí)間最快，RG=50Ω時(shí)更快。

轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的時(shí)間在RG=100Ω時(shí)R6004END最慢，但在RG=50Ω時(shí)則變?yōu)樽羁?。通過這些比較，可以認(rèn)為R6004END+RG=50Ω的轉(zhuǎn)換最快，因此有助于減少開關(guān)損耗并提高效率。

當(dāng)PFC采用R5207AND、DC/DC轉(zhuǎn)換器采用R6004END時(shí)，開關(guān)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(guān)損耗降低的同時(shí)，噪聲也得以改善。綜上所述，通過重新探討開關(guān)MOSFET的特性和柵極電阻，可同時(shí)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(jìn)行探討和確認(rèn)。