理论教育 LED驱动电源热损耗分析与优化

LED驱动电源热损耗分析与优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:式中Vvally——谷底开通时MOSFET漏源极间的电压。驱动损耗在MOSFET开通瞬间,不仅仅存在上述由于寄生的输出结电容储能释放造成的功率损耗。所造成的驱动损耗如下:关断损耗由于实际中MOSFET上的驱动电压波形并非理想的矩形波,其开通时的上升沿和关断时的下降沿存在一定的坡度,此时MOSFET中尚有电流通过,因此电压和电流波形的交叉造成了功率的损耗。3)电感的损耗电感上的损耗由铜损和铁心损耗组成。

LED驱动电源热损耗分析与优化

1)电解电容的热损耗

电容器是储能元件,本不应该有功率损耗,但是等效串联电阻的存在使得纹波电流在其上面产生了显著损耗。这部分损耗就会以热的形式散发出去,引起电容器温度上升。一般电容器的型号、设计尺寸确定了,ESR随温度、频率的变化规律就确定了,因此如果测得应用电路中的纹波电流,就可由ESR上产生的功率损耗估算温升。电解电容器的总温升实际上是由两部分温升组成,一部分是由纹波电流产生的损耗引起的温升,另一部分是由漏电流损耗引起的,但是后一部分损耗相对比较小,一般可以忽略不计[110]

式中 Pec——功率损耗;

Iec——纹波电流有效值

RES——等效串联电阻。

2)MOS管上的损耗

MOS管上的损耗由导通损耗、开通损耗、驱动损耗和关断损耗组成[111]

(1)导通损耗

导通损耗Pcon为开关周期内电流的有效值IP1_rms2二次方与导通电阻Rds(on)的乘积。

(2)开通损耗

由于MOSFET存在寄生的输出结电容,因此在Toff期间该电容将进行充电,存储能量。而在下一个开关周期,在MOSFET开通的瞬间,储存在该电容上的能量将会通过自身形成的回路释放,造成功率损耗。(www.daowen.com)

式中 Vvally——谷底开通时MOSFET漏源极间的电压。

(3)驱动损耗

在MOSFET开通瞬间,不仅仅存在上述由于寄生的输出结电容储能释放造成的功率损耗。由于MOSFET的栅源极间也存在一个寄生电容——输入电容Ciss,因此同样会造成功率的损失。所造成的驱动损耗如下:

(4)关断损耗

由于实际中MOSFET上的驱动电压波形并非理想的矩形波,其开通时的上升沿和关断时的下降沿存在一定的坡度,此时MOSFET中尚有电流通过,因此电压和电流波形的交叉造成了功率的损耗。

3)电感的损耗

电感上的损耗由铜损和铁心损耗组成。铜损耗由电感绕组损耗组成。铁心损耗是指单位体积(重量)的铁心材料在交变磁场作用下所消耗的能量,主要由磁滞损耗和涡流损耗两部分组成。

4)其他损耗

由于所设计的驱动器功率很小,因此除了MOS管及电感两个主要的损耗器件外,驱动器中其他元件的损耗也不能小视,这些元件主要有采样电阻、续流二极管、输出滤波电容和整流桥等。

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