LED作為新型照明光源(yuán),具有高效(xiào)節能、工作壽命長等優點,目前已廣(guǎng)泛使用於LED顯示、車用電子(zǐ)、生活照明等(děng)各種(zhǒng)照明場景。LED恒流驅動特征需要特定的AC-DC恒流驅動電源,為了提高電源能效,LED的驅動電源一般采用單級PFC的拓(tuò)撲。
如圖(tú)一所示,單級PFC的拓撲結構在輸入端整流橋(qiáo)與高壓MOSFET之間(jiān)沒有高容量的電解電容,在遭遇雷擊浪湧時,浪湧能量很容易傳輸到MOSFET上(shàng),高壓MOSFET VDS易過電壓,此時MOSFET很容易發生雪崩現象。在開關電源中,研發工程(chéng)師要求(qiú)MOSFET盡可能少發生或不發生雪崩。
雪崩是指MOSFET上的(de)電壓超過漏源極(jí)額定耐壓並發生擊穿的現象。圖二為600V MOSFET的安全工作區示意圖,圖中紅色(sè)標線為安全工作區的右邊界。雪崩發生時,漏源兩端的電壓超過額定BVDSS,並(bìng)伴隨(suí)有電流流過漏源極,此時MOSFET工作在此邊(biān)界的右邊(biān),超(chāo)出(chū)安全工作區(SOA)。
圖二 某600V MOSFET安全工作區(SOA)
如圖三所示雪崩測量電路及波形,一旦超出安全工作區, MOSFET功耗將大增。左圖為雪崩測試的標(biāo)準電路,右圖為雪崩期間的運行波形。MOSFET在關斷時因VDS電壓過(guò)高而進入(rù)雪崩狀態,雪崩期間漏源極電壓電(diàn)流同時存在,其產生的瞬(shùn)時功耗達到(dào)數KW,會(huì)大大影響整個電源的可靠性。且雪崩期間(jiān),必須保證其溝道溫度不超過額定溝道溫度,否則容易導致器件過溫失效(xiào)。
圖三 雪崩測(cè)量電路及(jí)波形
在LED驅動電源,工業控製輔助電(diàn)源等應用中,電源工程師在設計浪湧(yǒng)防護時,可選擇耐壓更高的MOSFET,耐壓高的器件可將浪湧能量擋在AC 輸入端,讓輸入端口的MOV防護器(qì)件來吸收,避免MOSFET超過安(ān)全工作區。這樣可以大大提(tí)高整機電源的(de)浪湧(yǒng)防(fáng)護能力。
LED作為21世紀的綠色照明(míng)產品,正在大量取代傳統的光源。依托龐大的LED市(shì)場,國(guó)產(chǎn)器件在SJ MOSFET領域替換進口品牌的潛力極(jí)大。維安結合市場和客(kè)戶的需求,在產品工藝、封(fēng)裝上(shàng)持續創新,針對LED照明領域通用的800V以上(shàng)耐壓的規格,在產品係(xì)列、規格尺寸上也更加齊(qí)全。那(nà)麽,應(yīng)該如何(hé)避免MOSFET應用時的雪崩破(pò)壞呢?從浪湧防護(hù)的角度來說,電源工程師可(kě)以增加AC輸入端浪湧防護元(yuán)件的規格,使AC前端(duān)器件防護元件(jiàn)吸收掉絕大部分浪湧能量,降低浪(làng)湧殘壓,如增加壓敏電阻的尺寸、選擇殘壓更低的壓敏以及增(zēng)加RCD浪湧吸收電路等。另外,亦可選擇更高電流ID或者更高耐壓規格(gé)的MOSFET避(bì)免其自生發生雪崩,但更(gèng)高的ID往往意味著更高的成本,故而,選擇更高(gāo)耐(nài)壓規格成為一(yī)種更簡易安全且極具性價比的(de)方案(àn)。
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