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WAYON维安高压超结MOSFET,轻松解决LED电源浪涌

WAYON维安高压超结MOSFET,轻松解决LED电源浪涌

LED作为新型照明光源,具有高效节能、工作寿命长等优点,目前已广泛使用于LED显示、车用电子、生活照明等各种照明场景。LED恒流驱动特征需要特定的AC-DC恒流驱动电源,为了提高电源能效,LED的驱动电源一般采用单级PFC的拓扑
产品概述

        LED作为新型照明光源,具有高效节能、工作寿命长等优点,目前已广泛使用于LED显示、车用电子、生活照明等各种照明场景。LED恒流驱动特征需要特定的AC-DC恒流驱动电源,为了提高电源能效,LED的驱动电源一般采用单级PFC的拓扑。

图一 单级PFC拓扑结构

如图一所示,单级PFC的拓扑结构在输入端整流桥与高压MOSFET之间没有高容量的电解电容,在遭遇雷击浪涌时,浪涌能量很容易传输到MOSFET上,高压MOSFET VDS易过电压,此时MOSFET很容易发生雪崩现象。在开关电源中,研发工程师要求MOSFET尽可能少发生或不发生雪崩。
     
        雪崩是指MOSFET上的电压超过漏源极额定耐压并发生击穿的现象。图二为600V MOSFET的安全工作区示意图,图中红色标线为安全工作区的右边界。雪崩发生时,漏源两端的电压超过额定BVDSS,并伴随有电流流过漏源极,此时MOSFET工作在此边界的右边,超出安全工作区(SOA)。

图二 某600V MOSFET安全工作区(SOA)

如图三所示雪崩测量电路及波形,一旦超出安全工作区, MOSFET功耗将大增。左图为雪崩测试的标准电路,右图为雪崩期间的运行波形。MOSFET在关断时因VDS电压过高而进入雪崩状态,雪崩期间漏源极电压电流同时存在,其产生的瞬时功耗达到数KW,会大大影响整个电源的可靠性。且雪崩期间,必须保证其沟道温度不超过额定沟道温度,否则容易导致器件过温失效。

图三 雪崩测量电路及波形

那么,应该如何避免MOSFET应用时的雪崩破坏呢?从浪涌防护的角度来说,电源工程师可以增加AC输入端浪涌防护元件的规格,使AC前端器件防护元件吸收掉绝大部分浪涌能量,降低浪涌残压,如增加压敏电阻的尺寸、选择残压更低的压敏以及增加RCD浪涌吸收电路等。另外,亦可选择更高电流ID或者更高耐压规格的MOSFET避免其自生发生雪崩,但更高的ID往往意味着更高的成本,故而,选择更高耐压规格成为一种更简易安全且极具性价比的方案。


图四 800V MOSFET浪涌测试波形

CH2 VDS (蓝色 200V/div)

CH3 IDS (紫色 1A/div)


图五 650V MOSFET浪涌测试波形

CH2 VDS (蓝色 200V/div)

CH3 IDS (紫色 1A/div)

图四为使用耐压为800V MOSFET的LED驱动电源在浪涌发生的波形。图五为耐压为650V MOSFET的50W LED驱动电源在浪涌发生时的波形,二者的浪涌测试条件完全相同。

图四图五中VDS波形突然升高的时刻即为浪涌来临的瞬间,图四中的VDS最大电压为848V,图五中VDS最大电压为776V。雪崩消耗的能量来自于浪涌,图五中650V MOSFET关断期间还有较大的漏源电流流过,雪崩现象比较明显。图四中800V MOSFET在关断期间电流为0,没有发生雪崩现象,表明传输到器件上的浪涌能量不足以引起雪崩,可见在该电源中使用800V耐压的MOSFET大大提高了浪涌安全裕量,避免器件发生雪崩。

在LED驱动电源,工业控制辅助电源等应用中,电源工程师在设计浪涌防护时,可选择耐压更高的MOSFET,耐压高的器件可将浪涌能量挡在AC 输入端,让输入端口的MOV防护器件来吸收,避免MOSFET超过安全工作区。这样可以大大提高整机电源的浪涌防护能力。

LED作为21世纪的绿色照明产品,正在大量取代传统的光源。依托庞大的LED市场,国产器件在SJ MOSFET领域替换进口品牌的潜力极大。维安结合市场和客户的需求,在产品工艺、封装上持续创新,针对LED照明领域通用的800V以上耐压的规格,在产品系列、规格尺寸上也更加齐全。

表一 维安800V SJ-MOSFET 主推规格列表

Part No.PackageConfigurationTypeESDVDSVgs MaxID at 25℃VGS(th)Rds(on)CissCossCrss备注
Typ.Vgs=10VVgs=4.5V
VVA(Max.)VmΩ(Max.)mΩ(Max.)pF(Typ.)pF(Typ.)pF(Typ.)
12V-100V Trench P Channel Power MOSFET
WM01P75RDFN2*2-6LSinglePNO-12±8-7.5-0.65/261260400350
WM02P160RDFN2*2-6LSinglePNO-20±10-16-0.65/172895303280重点推广料号
WMQ55P02T1PDFN3*3-8LSinglePNO-20±10-55-0.65/8.23140603565重点推广料号
WMS15P02T1SOP-8LSinglePNO-20±10-15-0.65/8.23138602565新品主推
WMQ55P03T1PDFN3*3-8LSinglePNO-30±20-55-1.58.512.84180520435重点推广料号
WMB60P03T1PDFN5*6-8LSinglePNO-30±20-60-1.58.8144320529487重点推广料号
WMS16P03T1SOP-8LSinglePNO-30±20-16-1.58.8134180525430重点推广料号
WMQ50P03T1PDFN3*3-8LSinglePNO-30±20-50-1.59143958440341重点推广料号
WMS14P03T1SOP-8LSinglePNO-30±20-14-1.59.2143448445325重点推广料号
WMQ42P03T1PDFN3*3-8LSinglePNO-30±20-42-1.514222500280220重点推广料号
WMS09DP03T1SOP-8LDualPNO-30±20-9-1.514222500280220重点推广料号
WMO50P03T1TO-252SinglePNO-30±20-50-1.514222500280220重点推广料号
WMS12P03T1SOP-8LSinglePNO-30±20-11.5-1.515252335280219重点推广料号
WM03P115RDFN2*2-6LSinglePNO-30±20-11.5-1.524341510190146重点推广料号
WMQ30P03T1PDFN3*3-8LSinglePNO-30±20-30-1.524351405177147重点推广料号
WMQ30P04T1PDFN3*3-8LSinglePNO-40±20-30-1.613203597316249重点推广料号
WMS13P04T1SOP-8LSinglePNO-40±20-13-1.613203430292225重点推广料号
WMO50P04T1TO-252SinglePNO-40±20-50-1.613203320290225重点推广料号
WMQ25P06T1PDFN3*3-8LSinglePNO-60±2025-1.528353135200121新品主推
WMO35P06T1TO-252SinglePNO-60±20-35-1.528353135200121新品主推
WMO25P06T1TO-252SinglePNO-60±20-25-1.84055109832259重点推广料号
WMO13P06T1TO-252SinglePNO-60±20-13-1.69012810155035新品主推
WMS05P06T1SOP-8LSinglePNO-60±20-4.5-1.69012810155035新品主推
WMQ05P06T1PDFN3*3-8LSinglePNO-60±20-5-1.71802603852717.8新品主推
WMQ12P10T1PDFN3*3-8LSinglePNO-100±2012-1.71001203182296189新品主推
WMO18P10T1TO-252SinglePNO-100±20-18-1.811013510501049.5重点推广料号
20V-250V Trench N Channel Power MOSFET
WMR15N02T1DFN2*2-6LSingleNNO20±10150.65/8.22445426202重点推广料号
WMR09N02T1DFN2*2-6LSingleNNO20±1090.65/22850140105
WMQ30N02T1PDFN3*3-8LSingleNNO20±10300.65/4.53850490440重点推广料号
WMO90N02T1TO-252SingleNNO20±10900.65/4.53850490440重点推广料号
WMO60N02T1TO-252SingleNNO20±10600.65/62280300270重点推广料号
WM02DN080CDFN2*3-6LDualNYES20±1280.62/167308580
WM02DN085CDFN2*3-6LDualNYES20±128.50.62/10.91612162140不主推
WM02DN095CDFN2*3-6LDualNYES20±129.50.62/9.41647170150
WM02DN110CDFN2*3-6LDualNYES20±12110.62/7.51767184155重点推广料号
WM02DN560QDFN3*3-8LDualNYES20±8560.55/5.83165380325重点推广料号
WMB90N03T1PDFN5*6-8LSingleNNO30±20901.5363300505420重点推广料号
WMK180N03T1TO-220SingleNNO30±201801.53.263570510431重点推广料号
WMO150N03T1TO-252SingleNNO30±201501.53.263570510431重点推广料号
WMM180N03T1TO-263SingleNNO30±201801.53.263570510431重点推广料号
WMQ45N03T1PDFN3*3-8LSingleNYES30±20451.53.85.82550495271
WMQ80N03T1PDFN3*3-8LSingleNNO30±20801.5462808420297重点推广料号
WMB108N03T1PDFN5*6-8LSingleNNO30±201081.5463075400315
WMS15N03T1SOP-8LSingleNNO30±20151.5462808420297重点推广料号
WMO96N03T1TO-252SingleNNO30±20961.5463000410285重点推广料号
WMR16N03T1DFN2*2-6LSingleNNO30±20161.55.27.22390282230不主推
WMR15N03T1DFN2*2-6LSingleNNO30±20151.85.28.5110043557新品主推
WMQ40N03T1PDFN3*3-8LSingleNNO30±20401.55.591895267192重点推广料号
WMB81N03T1PDFN5*6-8LSingleNNO30±20811.55.591880267185重点推广料号
WMO80N03T1TO-252SingleNNO30±20801.55.591860267180重点推广料号
WMS13N03T1SOP-8LSingleNNO30±20131.5691846267190重点推广料号
WMK75N03T1TO-220SingleNNO30±20751.5691895267192
WMR14N03T1DFN2*2-6LSingleNNO30±20141.56.8101650223185
WMR13N03T1DFN2*2-6LSingleNNO30±2012.50.759121035179154Vth 0.75v ,手机Vbus定制料
WMR12N03T1DFN2*2-6LSingleNNO30±20121.58121035179154重点推广料号
WMQ46N03T1PDFN3*3-8LSingleNNO30±20461.58.5131105163131重点推广料号
WMB58N03T1PDFN5*6-8LSingleNNO30±20581.58.5141100163131重点推广料号
WMO55N03T1TO-252SingleNNO30±20551.58.512.51107163115重点推广料号


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