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        產品資訊 | 超結MOSFET在照明電源領域的應用

        發布時間:2023-09-08 10:34:59 閱覽次數:561 來源:



        、照明概況

        照明是運用多種光源來照亮工作、生活場所或特定物體的方法。根據光源的來源,可以將其分為兩類:利用自然光源如太陽和天空的稱為“天然采光”;而利用人工光源的被稱為“人工照明”。


        照明的首要目標是創造良好的視覺可見度和令人感到舒適愉悅的環境,供足夠的照度以滿足人們的需求(一般照明)、強調特定特征以便識別(道路照明、廣告標識等)、強調建筑物等(建筑照明、重點照明等)、創造舒適的光環境(家庭照明等)、營造特定氛圍(商業舞臺照明)以及滿足其他特殊目的(生化實驗、醫療、植物栽培等)。


        進入21世紀后,白光LED得到了快速發展,其節能燈發光效率大幅提高,遠超過傳統白熾燈,逐漸逼近熒光燈。隨著材料技術、芯片尺寸和外觀工藝的進一步發展,商用LED燈的光通量提高了數十倍。過去微弱發光的LED正預示著LED燈的全新時代即將到來。


        LED(Lighting Emitting Diode)照明是一種使用發光二極管的照明技術,它是一種半導體固態發光器件。LED利用固態半導體芯片作為發光材料,當半導體中的載流子發生復合時,會釋放出過剩的能量,從而導致光子的發射。這些光子直接產生紅、黃、藍和綠色的光?;谌?,通過添加熒光粉,LED可以發出各種顏色的光。


        二、市場分析

        根據初步數據,我國照明相關企業數量在十三五規劃期間突破了2萬家。這些企業呈現出蓬勃發展的態勢,不斷增強著經濟實力。隨著LED技術成熟和燈珠成本降低、性價比逐漸提高,LED產品在各種下游應用領域滲透率提升,中國LED照明市場規模逐年上漲,2021年市場規模達10227億元,同比增長15.13%,預計2023年市場規模將達12130億元。在LED照明應用市場的快速增長推動下,中國LED驅動電源的市場需求也呈增長趨勢。據統計,中國LED驅動電源產值由2016年198億元增長至2022年的434.6億元。預計2023年LED電源市場規模477億,CACR為9%。
        三、產品應用及優勢

        不帶PFC小功率LED拓撲


        將AC-DC轉換與LED驅動兩部分電路整合在一起,均位于照明燈具內,省下了LED光條中集成的線性或DC-DC轉換器。這種整體式方案的電源轉換段更少,減少元器件使用數量(如光學元件、LED.電子元件及印制電路板等) 、降低系統成本,并支持更高的LED電源總體能效。

        小功率LED驅動電源采用單級PSR Flyback電路,要求HV MOSFET的EMI特性好、EAS能力強。分享一個案例:


        整改前surge電流波形(220Vac,1300V/90°)


        Surge改善對策


        整改后surge電流波形(220Va1300V/90°)


         帶PFC中小功率LED拓撲


        大功率LED區域照明應用中,一種常見的電源架構是“功率因數校正 (PFC) +恒壓(CV) 流(CC)”的三段式架構。這種架構的設計提供了能夠現場升級的模塊化途徑,可根據實際需求,靈活改變LED光條數量,從而增加或減小光輸出,滿足具體區域照明應用要求。這種架構下,交流-直流 (AC-DC) 轉換與LED驅動電路并未集成在一起,而是采用分布式配置,既簡化安全考慮又增強系統靈活性,也稱作分布式方案,典型應用包括線性燈及線槽燈等。


        PFC+QR反激,第一級PFC電路,要求內阻小,電路啟動時,沖擊電流較大,要求MOSFET有較強的EAS能力;初級MOS要求開關的速度是適中,EMI特性好。

        大功率PFC+LLC  LED拓撲


        業界對超高能效的LED照明拓撲結構興趣日濃,期望在更大功率的100 W至250 W LED區域照明應用中提供高能效(如高于90%)。要提供這樣高的能效,需要采用高能效的電源拓撲結構,如諧振半橋雙電感加單電容(LLC) 拓撲結構,從而充分發揮零電壓開關 (ZVS) 的優勢。
        PFC+LLC拓撲,第一級PFC電路,要求內阻小,電路啟動時,沖擊電流較大,要求MOSFET有較強的EAS能力;后級LLC諧振電路,要求MOSFET的Body Diode具有較強的di/dt能力,較小的Qrr。
        LED照明市場應用,龍騰半導體的高壓SJ MOS,
        其產品優勢
        1.針對PFC拓撲,優化EAS,增強抗雪崩能力、增強抗浪涌能力;
        2.針對QR反激拓撲,優化開關速度,更容易通過EMI測試;
        3.針對LLC拓撲,優化體二極管,增強di/dt能力,降低Qrr和驅動干擾;
        4.優化Qg和Coss/Ciss比值,降低驅動損耗,提升驅動抗干擾能力。


        四、LED照明電源龍騰MOSFET選型表

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