示波器應(yīng)用解密：反激式LED驅(qū)動(dòng)電源的功率MOS管的測量和選用

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近年來，LED照明在國內(nèi)得到了迅猛的應(yīng)用，它在市場上的銷量呈現(xiàn)爆炸式的增長，在其所用的電源中，反激式LED驅(qū)動(dòng)電源因其成本低、安全的特性好的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在設(shè)計(jì)過程中，一般的工程師由于經(jīng)驗(yàn)不足，會(huì)造成燒機(jī)的毛病，其中重要的原因之一，就是功率MOS管電路的設(shè)計(jì)調(diào)試不當(dāng)，本文基于這個(gè)考慮，介紹一種使用示波器測試的手段，講解下相關(guān)電路的調(diào)試方法，對于不同的電路拓?fù)�，可以采取本方法，舉一反三，通過測試，達(dá)到保證使用的三極管的可靠性的目的！

如圖1，是一個(gè)反激式LED驅(qū)動(dòng)電源的簡圖，略去輸入電源部分

控制電路根據(jù)電路各取樣回路的取樣，做出判斷，按照設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)編好的工作模式，控制MOS管的工作狀態(tài)，開通或者關(guān)斷，R1,C1和D1構(gòu)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(chǎn)生過沖導(dǎo)致MOS管的峰值電壓太高而燒毀MOS管，D2和C2構(gòu)成次級(jí)供電的整流濾波回路，R2是MOS管電流取樣電阻。

當(dāng)MOS管開通的時(shí)候，各部分的電壓（或電動(dòng)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(shí)形成工作電流，而次級(jí)的電壓（或電動(dòng)勢）通過功率二極管，電容和負(fù)載形成回路，由于功率二極管是反向偏置，呈現(xiàn)關(guān)斷狀態(tài)，次級(jí)無電流通過，此時(shí)的變壓器相當(dāng)一個(gè)功率儲(chǔ)能電感，把能量儲(chǔ)存在其中，如圖2紅箭頭方向所示：

當(dāng)MOS管的電流上升到一定的數(shù)值時(shí)，控制電路通過取樣電阻感應(yīng)得知，此時(shí)關(guān)斷給MOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，MOS管關(guān)斷，T1變壓器的次級(jí)感應(yīng)電壓反轉(zhuǎn)，二極管正向?qū)�通，變壓器中存�?chǔ)的能量通過二極管向?yàn)V波電容C2和負(fù)載釋放，而存儲(chǔ)在變壓器漏感中的能量是無法向次級(jí)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(shí)如果不加措施，將會(huì)擊穿MOS管，所以在電路上增加了一個(gè)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(chǎn)生的電壓提供一個(gè)回路，在尖峰電壓到來之際，通過二極管把能量送進(jìn)電容，通過電阻放電消耗掉這些存儲(chǔ)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(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候，就要對工程樣板進(jìn)行測試，以便進(jìn)行元器件可靠性的評估。

下面使用鼎陽SDS2024示波器對MOS管進(jìn)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(shí)測量兩個(gè)通道的波形！其中藍(lán)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(dāng)MOS管導(dǎo)通的時(shí)候，MOS管的電壓為0，藍(lán)色的線的位置最低，這個(gè)時(shí)候，MOS管的電流開始上升，如綠色波形所示，當(dāng)MOS管關(guān)斷的時(shí)候，MOS管的電壓上升，藍(lán)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(dá)最低點(diǎn)。同時(shí)觀看這兩個(gè)重疊的波形可以使我們搞清楚MOS管在開通和關(guān)斷的時(shí)候，電壓和電流隨時(shí)間變化的過程！

下面講解下根據(jù)測試結(jié)果如何調(diào)整電路參數(shù)

下面，我將分別關(guān)上一個(gè)通道，把電壓和電流的波形分開，一個(gè)個(gè)予以分析

如圖5.是MOS管電壓的波形，我們需要測試的參數(shù)是，MOS管上承受的最大電壓，我們?nèi)鐖D可以測量到最大的電壓是紅色箭頭所指之處，它已經(jīng)包含了疊加了漏感的尖峰電壓，使用CUESORS光標(biāo)，我們測量的結(jié)果是496V。

當(dāng)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(gè)數(shù)字是504V，結(jié)果在數(shù)字上有點(diǎn)誤差，這是正常的，因?yàn)槿庋叟袛嘧畲笾禃r(shí)，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(shù)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(tài)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(gè)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?yàn)檫@個(gè)分布電容是變壓器的寄生參數(shù)，它的數(shù)值很小，充電的時(shí)間極短，所以這個(gè)電流的特點(diǎn)是時(shí)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(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的標(biāo)稱電流數(shù)值，所以這個(gè)電流的尖峰看起來似乎很大，但是實(shí)際運(yùn)用時(shí)幾乎可以忽略不計(jì)，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(biāo)的500毫安。

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(jīng)達(dá)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(dá)到產(chǎn)品的可靠性要求！

值得注意的是：調(diào)節(jié)吸收回路R1和C1的數(shù)值可以調(diào)節(jié)峰值電壓的高低，但是同時(shí)也會(huì)影響整機(jī)的效率，調(diào)節(jié)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！