本帖最后由 cherrydang 于 2017-12-28 10:45 編輯
PS:轉載至鼎陽硬件智庫 近年來,LED照明在國內得到了迅猛的應用,它在市場上的銷量呈現爆炸式的增長,在其所用的電源中,反激式LED驅動電源因其成本低、安全的特性好的優點而得到了廣泛的應用。但是,在設計過程中,一般的工程師由于經驗不足,會造成燒機的毛病,其中重要的原因之一,就是功率MOS管電路的設計調試不當,本文基于這個考慮,介紹一種使用示波器測試的手段,講解下相關電路的調試方法,對于不同的電路拓撲,可以采取本方法,舉一反三,通過測試,達到保證使用的三極管的可靠性的目的!  首先,還是簡單回顧下反激式LED驅動電源的工作原理:如圖1,是一個反激式LED驅動電源的簡圖,略去輸入電源部分  下面根據本文的主圖,重點針對MOS管的部分做簡單的原理講解:控制電路根據電路各取樣回路的取樣,做出判斷,按照設計者實現編好的工作模式,控制MOS管的工作狀態,開通或者關斷,R1,C1和D1構成吸收回路,用于吸收由于漏感的能量,防止漏感能量無釋放的回路而產生過沖導致MOS管的峰值電壓太高而燒毀MOS管,D2和C2構成次級供電的整流濾波回路,R2是MOS管電流取樣電阻。 當MOS管開通的時候,各部分的電壓(或電動勢)的方向是,線電壓通過變壓器,MOS管和取樣電阻形成回路,同時形成工作電流,而次級的電壓(或電動勢)通過功率二極管,電容和負載形成回路,由于功率二極管是反向偏置,呈現關斷狀態,次級無電流通過,此時的變壓器相當一個功率儲能電感,把能量儲存在其中,如圖2紅箭頭方向所示: 
當MOS管的電流上升到一定的數值時,控制電路通過取樣電阻感應得知,此時關斷給MOS管的驅動信號,MOS管關斷,T1變壓器的次級感應電壓反轉,二極管正向導通,變壓器中存儲的能量通過二極管向濾波電容C2和負載釋放,而存儲在變壓器漏感中的能量是無法向次級釋放的,由于電感電流不能突變,這些能量就加在MOS管上,造成MOS管尖峰電壓迅速升高,這時如果不加措施,將會擊穿MOS管,所以在電路上增加了一個由C1、R1和D1組成的能量吸收電路,它的工作原理是,給漏感產生的電壓提供一個回路,在尖峰電壓到來之際,通過二極管把能量送進電容,通過電阻放電消耗掉這些存儲在變壓器漏感中的能量,從而保證三極管的安全。如圖3所示: 
了解了基本原理,在設計產品的時候,就要對工程樣板進行測試,以便進行元器件可靠性的評估。 下面使用鼎陽SDS2024示波器對MOS管進行電壓和電流的測量,通道1測量MOS管漏記電壓的波形,通道2測量MOS管漏極電流的波形! 圖4,是同時測量兩個通道的波形!其中藍色波形是MOS管漏極和源極之間的電壓波形,綠色的是MOS管電流的波形,我們可以看到,當MOS管導通的時候,MOS管的電壓為0,藍色的線的位置最低,這個時候,MOS管的電流開始上升,如綠色波形所示,當MOS管關斷的時候,MOS管的電壓上升,藍色的線位置升高,MOS管的電流急劇降低到0,綠色線很快到達最低點。同時觀看這兩個重疊的波形可以使我們搞清楚MOS管在開通和關斷的時候,電壓和電流隨時間變化的過程! 下面講解下根據測試結果如何調整電路參數 
下面,我將分別關上一個通道,把電壓和電流的波形分開,一個個予以分析 如圖5.是MOS管電壓的波形,我們需要測試的參數是,MOS管上承受的最大電壓,我們如圖可以測量到最大的電壓是紅色箭頭所指之處,它已經包含了疊加了漏感的尖峰電壓,使用CUESORS光標,我們測量的結果是496V。 
當然,我們也可以使用MEASURE功能,而不是CURSORS功能顯示最大的電壓值,如圖5A所示,這個數字是504V,結果在數字上有點誤差,這是正常的,因為肉眼判斷最大值時,有的很尖的波形看不到,而示波器卻可以采樣到的! 
如圖6.是MOS管電流的波形,我們需要測試的參數是,MOS管上工作的最大電流!如圖紅色箭頭所指的是通過MOS管的工作狀態的最大電流,綠色箭頭所指的是通過MOS管的最大浪涌電流,這個電流的形成是在MOS管開通的一霎那,線電壓通過MOS管回路給變壓器極間分布電容的充電電流,因為這個分布電容是變壓器的寄生參數,它的數值很小,充電的時間極短,所以這個電流的特點是時間間隔特別小,波形尖峰突出,如圖所示,但是MOS管所能承受的瞬間浪涌電流數值遠遠超過它的標稱電流數值,所以這個電流的尖峰看起來似乎很大,但是實際運用時幾乎可以忽略不計,我們通過CURSORS按鈕,可以測量的通過MOS管極間的最大電流就是紅色箭頭所標的500毫安。  根據調試的波形進行MOS管參數的選用:1.MOS管的耐壓值:在本電路中,通過圖5可以看到,MOS管上承受的峰值電壓已經達到了500V,為了安全起見,我們選用耐壓值是600V的MOS管就可以了; 2.MOS管的電流值:在本電路中,通過圖6可以看到,MOS管上承受的峰值電流值是500毫安,我們可以選用最大工作電流是1A的MOS管。 綜合以上得知,1N60的MOS管完全可以達到產品的可靠性要求! 值得注意的是:調節吸收回路R1和C1的數值可以調節峰值電壓的高低,但是同時也會影響整機的效率,調節的峰值電壓高,效率也好,對MOS管的耐壓也是要求高,反之亦然! |