0 引言

为了满足中国国内和亚太区市场的要求，某公司计划推出11 W和15 W LED灯驱动器。为了快速推出产品，准备在传统照明驱动器的基础上进行设计，意图以成熟的拓扑、最快的速度呼应中国国内和亚太区市场的需求。

1 电路拓扑的选择

（1）如传统照明驱动器，仍然采用半桥谐振电路拓扑，场效应管作为开关器件。

（2）启动电路可以有两种选择，即双向触发二极管启动或晶体管启动，但考虑到双向触发二极管启动的一些不可靠性因素，决定采用晶体管触发启动方式，如图1所示。

图1 晶体管触发启动电路

电源接通后，T4率先饱和导通，随后T3达到饱和导通，导致T4截止，然后下管栅极通过R6和R7充电，从而实现下管的导通，最终触发震荡。

（3）下管的驱动也可有两个方案，即线性驱动和dV/dt驱动。线性驱动就是下管的驱动始终是通过R6和R7由母线电压来的，前期工作已经证明这种方式会带来高功耗和对低压工作性能的负面影响，所以拟采用由半桥中点通过dV/dt来实现对下管的驱动，这也是一个常用的方案，如图2所示。

图2 dV/dt供电

2 关键元器件的选择

2.1 灯电感

dV/dt供电的优势，使得低成本元器件的选用成为可能。灯电感是一个在总成本中占比较高的器件，在节省成本过程中，它是关注点之一。为了大幅降低成本，初步考虑由EF16改为棒形线圈，由此可以比EF16便宜得多（＞20%）。与EF16设计一样，棒形线圈也同样有初级绕组作为主回路电感和次级绕组作为上管驱动，但棒形线圈有它自己的缺点：

（1）低Q值和高损耗。与EF16（50 nH）相比，棒形线圈（10.44 nH）的AL值很低，需要更多的线圈才能达到3.1 mH，这导致棒形线圈串联电阻高，Q值低，损耗大。

（2）开放式铁磁体结构。棒形线圈具有开放的铁磁体结构，会引起电磁干扰问题。

（3）低耦合系数。考虑到其开放式铁磁体结构，棒形线圈耦合系数较低。为此已经与供应商沟通，强调绕线要紧密，以获得尽可能高的耦合系数。

在线性驱动电路中不可能使用棒形线圈，因为驱动电阻的温度已经成为瓶颈。如果使用棒形线圈，这些驱动电阻器温度会更高，焊点融化断裂的风险将很高。在dV/dt驱动电路中，棒形线圈的使用成为可能，因为驱动电阻器的值非常高，不会有很大的功耗和较高的温度。

2.2 灯电容

新电路中的灯电容器采用2.4 nF、DC700 V。

由于采用了dV/dt电源，新电路在低输入电压下的性能有了很大的提高。在这种情况下，可以在电路中使用较低的灯电容值（2.4 nF）。同传统电路一样，电路启动还是即时型，这意味着在启动过程中当负载接触不良时可能出现高谐振电压峰值，并且要求灯电容器具有抵抗非重复性高压峰值的能力，所以灯电容采用DC700 V，以此来进一步提高电路的可靠性。经供应商确认，此电容能承受这一非重复性高压峰值。

2.3 开关管

也是由于采用了dV/dt电源，避免了驱动电阻上的高功耗，从而为开关管从低导通电阻变为高导通电阻开了绿灯。

高导通电阻FET（16 Ω、10 Ω）比低导通电阻FET（5.5 Ω）便宜得多。在新电路设计中，对16 Ω开关管和10 Ω开关管都进行了尝试，但由于使用16 Ω的管子有温度过高问题，所以只能使用10 Ω的管子。

3 在电路验证中发现的问题

3.1 寄生振荡

当T2关闭时，可以看到一个小的寄生振荡，如图3所示。

图3 通过T1的漏源电压和通过T1的电流注：1为通过T1的漏源电压，2为通过T1的电流；1 V代表1 A。

原因如下：

（1）当T2关闭时，T2的漏源（Vds）电压降将从0 V上升，这意味着Vds将小到足以使齐纳管Z6在一段时间间隔内不工作。在这个时间间隔内，齐纳管可看做是一个高值电阻。

（2）齐纳管也有响应时间。在这个响应时间内，齐纳管不能起到齐纳的作用，也可以看做是一个高值电阻。

（3）从图3可以看出，在dV/dt的早期部分，T1的漏极和源极电压下降速度更大。这意味着dV/dt电容器串联时电阻较高，导致T2的Vds增加快于dV/dt的后期。

（4）如果把齐纳管Z6短路，这种寄生振荡会完全消失。

根据上述分析，我们可以得出结论：齐纳Z6是造成这种寄生振荡的原因。但这种寄生振荡很小，不会导致两个场效应管产生共通，测试验证过程也证明了这一点。

文章来源：《电子元器件与信息技术》 网址: http://www.dzyqjyxxjs.cn/qikandaodu/2021/0325/917.html