影响LED驱动电源效率的因素很多,例如器件型号及封装形式的选择、散热器的设计、高频变压器的设计与制造工艺、整流管的导通压降等。下面首先阐述功率损耗的成因,然后介绍设计高效率LED驱动电源的原则,最后详细介绍提高效率的方法。

LED驱动电源功率损耗的成因

LED驱动电源的功率损耗包括3部分:传输损耗、开关损耗和其他损耗。

1.传输损耗

传输损耗由两部分组成。第一部分是由MOSFET的通态电阻RDs(ON而引起的传输损耗,例如早期开关电源芯片TOP227Y的Rrs(O=2.69(典型值,下同),而新产品TOP262的RxoN≤0.909;通态电阻越小,传输损耗就越低。第二部分是电流检测电阻Rs上的损耗。

2.开关损耗

开关损耗包括MOSFET的电容损耗和开关交叠损耗。这里讲的电容损耗亦称Uf损耗,是指储存在MOSFET输出电容和高频变压器分布电容上的电能,在每个开关周期开始时泄放掉而产生的损耗。MOSFET栅漏极之间的米勒电容( Miller Capacitance)越小, MOSFET的开关速度越快,开关损耗越小。

交叠损耗是由于MOSFET存在开关时间而产生的。在MOSFET的通、断过程中,由于有效的电压和电流同时作用于MOSFET,致使MOSFET的开关交叠时间较长而造成损耗。

3.其他损耗

(1)启动电路的损耗。LED驱动电源内部有启动电路,当芯片被启动后即自行关断,因此在转人正常工作之后就没有损耗。PWM控制器需接外部启动电路,会导致一定的功耗。

(2)PWM控制器的损耗。PWM控制器的损耗,包括控制电路本身的损耗以及控制驱动MOSFET的功耗。

(3)输入整流桥的损耗约占电源总功耗的2%。低压大电流输出时,输出整流管的损耗可占电源总功耗的10%以上

(4)漏极钳位保护电路的损耗约为1~1.2W

(5)高频变压器的磁心损耗(随开关频率升高而增大),绕组导线的集肤效应损耗。

(6)其他电路的损耗。包括EM滤波器中的限流电阻(NTCR)和Ⅹ电容器的泄放电阻、输人整流桥、输入滤波器、输出滤波器、反馈电路的损耗之和。