理论教育 LED驱动电源的干扰源优化方案

LED驱动电源的干扰源优化方案

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-9所示为降压型LED驱动电源的工作原理。图4-9 降压型LED驱动电源的工作原理开关管产生的干扰开关管关断时,在其漏极与源极之间会出现一个非常高的电压尖峰,而且关断时间非常短,通常在10~100ns之间完成,所以会出现一个很高的电压变化率dU/dt。但是与其他各项干扰信号相比,控制电路引起的干扰影响并不是很大。分布电容产生的干扰在很多LED驱动电源中,开关管都会加上散热片来加快散热。

LED驱动电源的干扰源优化方案

图4-9所示为降压型LED驱动电源的工作原理。VD0~VD3为输入整流二极管,VD4为输出整流二极管C0C1分别为输入滤波电容和输出滤波电容,Q为开关管,由脉冲信号驱动,L电感。当开关管Q导通时,电流流过开关管Q、电感L、LED光源,同时电感L存储能量;当开关管Q关断时,电感L中的能量释放出来,电流流过电感L、LED光源和二极管VD4

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图4-9 降压型LED驱动电源的工作原理

(1)开关管产生的干扰

开关管关断时,在其漏极与源极之间会出现一个非常高的电压尖峰,而且关断时间非常短,通常在10~100ns之间完成,所以会出现一个很高的电压变化率dU/dt

开关管的干扰产生原理如图4-10所示,由于工艺上的原因,在实际电路中,电源到开关管漏极的连线上面存在着分布电感,等效于图中LP。当Q导通时,电流流经LP,由于电磁感应LP上产生的感应电压极性是左正右负,同时Q上的电压也得到了一定的减缓,因此在导通时电压变化率并不太大。当Q关断时,电流将会在很短的时间内下降到零,而分布电感LP的存在会阻碍电流的减小,感应电压的极性是左负右正,与整流过后电压UI的方向相同,一起加到Q的两端,使Q的漏极和源极两端产生很高的电压尖峰。这个电压尖峰在电路的分布电感和分布电容的作用下,形成了高频振荡,从而产生高频噪声,既可以通过环路向空间辐射,也可以通过驱动电源的输入、输出电源线向外传导。

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图4-10 开关管的干扰产生原理

(2)二极管产生的干扰(www.daowen.com)

二极管开关过程中的电压、电流波形如图4-11所示。二极管由关断到导通的转换过程中,二极管正向电压UD将在导通过程中产生一个很高的电压尖峰UDM和正向恢复时间tfrr,导通过程结束后恢复到正向导通压降UDO,电流上升至正向导通电流峰值IDM;在二极管由导通状态转换到关断的过程中,由于二极管中PN结电容效应的存在,PN结在正向导通时积累的电荷被抛散,产生了反向恢复电流尖峰IRM和反向恢复时间trr,这个过程十分短暂,因为反向恢复电流尖峰的幅度和电流变化率都很大,又由于导线上分布电感的存在,会产生较高的感应电压,出现反向电压尖峰URM并最终稳定为UDR。正是这种快速的电压、电流变化,成了电磁干扰的根源[1、4]

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图4-11 二极管开关过程中的电压、电流波形

a)二极管正向导通 b)二极管反向恢复

(3)控制电路产生的干扰

在控制电路中,周期性的高频脉冲信号会产生高频高次谐波,引起电磁干扰,形成主要的干扰源。但是与其他各项干扰信号相比,控制电路引起的干扰影响并不是很大。

(4)分布电容产生的干扰

在很多LED驱动电源中,开关管都会加上散热片来加快散热。散热片与开关管漏极绝缘片的接触面积较大,并且绝缘片本身比较薄,因此在高频工作状态下这两者之间的分布电容不能忽略,高频电流通过分布电容流至散热片,再流到外壳地,形成共模干扰。

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