LED作為新型照明光源,具有高效節(jié)能、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛使用于LED顯示、車用電子、生活照明等各種照明場(chǎng)景。LED恒流驅(qū)動(dòng)特征需要特定的AC-DC恒流驅(qū)動(dòng)電源,為了提高電源能效,LED的驅(qū)動(dòng)電源一般采用單級(jí)PFC的拓?fù)洹?/p>
如圖一所示,單級(jí)PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在輸入端整流橋與高壓MOSFET之間沒(méi)有高容量的電解電容,在遭遇雷擊浪涌時(shí),浪涌能量很容易傳輸?shù)組OSFET上,高壓MOSFET VDS易過(guò)電壓,此時(shí)MOSFET很容易發(fā)生雪崩現(xiàn)象。在開(kāi)關(guān)電源中,研發(fā)工程師要求MOSFET盡可能少發(fā)生或不發(fā)生雪崩。
雪崩是指MOSFET上的電壓超過(guò)漏源極額定耐壓并發(fā)生擊穿的現(xiàn)象。圖二為600V MOSFET的安全工作區(qū)示意圖,圖中紅色標(biāo)線為安全工作區(qū)的右邊界。雪崩發(fā)生時(shí),漏源兩端的電壓超過(guò)額定BVDSS,并伴隨有電流流過(guò)漏源極,此時(shí)MOSFET工作在此邊界的右邊,超出安全工作區(qū)(SOA)。
圖二 某600V MOSFET安全工作區(qū)(SOA)
如圖三所示雪崩測(cè)量電路及波形,一旦超出安全工作區(qū), MOSFET功耗將大增。左圖為雪崩測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)電路,右圖為雪崩期間的運(yùn)行波形。MOSFET在關(guān)斷時(shí)因VDS電壓過(guò)高而進(jìn)入雪崩狀態(tài),雪崩期間漏源極電壓電流同時(shí)存在,其產(chǎn)生的瞬時(shí)功耗達(dá)到數(shù)KW,會(huì)大大影響整個(gè)電源的可靠性。且雪崩期間,必須保證其溝道溫度不超過(guò)額定溝道溫度,否則容易導(dǎo)致器件過(guò)溫失效。
圖三 雪崩測(cè)量電路及波形
在LED驅(qū)動(dòng)電源,工業(yè)控制輔助電源等應(yīng)用中,電源工程師在設(shè)計(jì)浪涌防護(hù)時(shí),可選擇耐壓更高的MOSFET,耐壓高的器件可將浪涌能量擋在AC 輸入端,讓輸入端口的MOV防護(hù)器件來(lái)吸收,避免MOSFET超過(guò)安全工作區(qū)。這樣可以大大提高整機(jī)電源的浪涌防護(hù)能力。
LED作為21世紀(jì)的綠色照明產(chǎn)品,正在大量取代傳統(tǒng)的光源。依托龐大的LED市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)器件在SJ MOSFET領(lǐng)域替換進(jìn)口品牌的潛力極大。維安結(jié)合市場(chǎng)和客戶的需求,在產(chǎn)品工藝、封裝上持續(xù)創(chuàng)新,針對(duì)LED照明領(lǐng)域通用的800V以上耐壓的規(guī)格,在產(chǎn)品系列、規(guī)格尺寸上也更加齊全。那么,應(yīng)該如何避免MOSFET應(yīng)用時(shí)的雪崩破壞呢?從浪涌防護(hù)的角度來(lái)說(shuō),電源工程師可以增加AC輸入端浪涌防護(hù)元件的規(guī)格,使AC前端器件防護(hù)元件吸收掉絕大部分浪涌能量,降低浪涌殘壓,如增加壓敏電阻的尺寸、選擇殘壓更低的壓敏以及增加RCD浪涌吸收電路等。另外,亦可選擇更高電流ID或者更高耐壓規(guī)格的MOSFET避免其自生發(fā)生雪崩,但更高的ID往往意味著更高的成本,故而,選擇更高耐壓規(guī)格成為一種更簡(jiǎn)易安全且極具性價(jià)比的方案。
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