在单极可控硅调光LED驱动电路中,由于没有bulk电容的储能,当调光器启动时或可控硅前沿调光切相时,会产生大量浪涌电流,如图1。
浪涌电流或尖脉冲电流是有害的,可能会使调光失败甚至损坏调光器。抑制浪涌电流有以下几种方法。

采用功率电阻
如图2,采用功率电阻R1来抑制浪涌电流是最简单的方式。功率电阻抑制了浪涌电流,但同时对反激电路输入电流也造成了限制。并且功率电阻(通常10Ω)的功率损耗较高,导致电路效率降低。即便功率电阻为100Ω,峰值电流仍然超过2.0A。

采用有源阻尼电路
抑制浪涌电流另一种方法是采用有源阻尼电路,如图3。采用有源阻尼电路在大幅度地降低尖峰电流的同时,还可以大幅减少功率损耗。
当调光器启动时,MOSFET Q4还处于关断状态,电流从电阻R1流过,因此能够有效地控制浪涌电流。当尖峰电流过后,Q4导通,电流从Q4通过,由于Q4具有非常低的导通电阻,因此电路的损耗非常低。这种方式的优点是不仅有效地抑制了浪涌电流,同时也具有很低的功率损耗。不足点是电路较为复杂并且成本高。

采用耗尽型MOSFET
一个更简单且成本更低廉的抑制浪涌电流的方法是使用耗尽型MOSFET Q4,如图4。Q4与电阻R1串联。当调光器启动时,产生浪涌电流,由于流经电阻R1的电流增大,这使Q4的栅极到源极的电压VGS变大,Q4的导电沟道变窄从而起到抑制浪涌电流的作用。浪涌电流过后,Q4的VGS变小使导电沟道变宽。由于Q4具有较低的VGS(OFF)值以及非常小的RDS(ON),同时串联电阻R1的电阻也非常小,因此电路功率损耗非常小。

由于电流值ID由耗尽型MOSFET Q4和串联电阻R1共同决定。当选定了耗尽型MOSFET的型号后,串联电阻R1的大小就非常重要,式(1)给出了计算串联电阻方法:
式中,R为串联电阻R1的电阻值;VGS(OFF)为耗尽型MOSFET的阈值电压;ID为流过耗尽型MOSFET漏-源极的电流;IDSS为当栅极电压为0V时耗尽型MOSFET漏-源极的饱和电流。
ARK(方舟微)提供的低阈值电压的耗尽型功率MOSFET DMD4523E,为高效抑制浪涌电流提供了解决之道。DMD4523E耗尽型MOSFET,产品击穿电压BVDSX超过450V,导通电阻RDS(ON)最大值仅2Ω,阈值电压VGS(OFF)为-4V~-1.7V,是抑制浪涌电流应用的首选产品。
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| model | brand | Quote |
|---|---|---|
| BD71847AMWV-E2 | ROHM Semiconductor | |
| CDZVT2R20B | ROHM Semiconductor | |
| RB751G-40T2R | ROHM Semiconductor | |
| TL431ACLPR | Texas Instruments | |
| MC33074DR2G | onsemi |
| model | brand | To snap up |
|---|---|---|
| BP3621 | ROHM Semiconductor | |
| STM32F429IGT6 | STMicroelectronics | |
| BU33JA2MNVX-CTL | ROHM Semiconductor | |
| TPS63050YFFR | Texas Instruments | |
| ESR03EZPJ151 | ROHM Semiconductor | |
| IPZ40N04S5L4R8ATMA1 | Infineon Technologies |
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