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WAYON維安高壓超結(jié)MOSFET，輕松解決LED電源浪涌

LED作為新型照明光源，具有高效節(jié)能、工作壽命長等優(yōu)點，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景。LED恒流驅(qū)動特征需要特定的AC-DC恒流驅(qū)動電源，為了提高電源能效，LED的驅(qū)動電源一般采用單級PFC的拓?fù)?/div>

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產(chǎn)品概述

LED作為新型照明光源，具有高效節(jié)能、工作壽命長等優(yōu)點，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景。LED恒流驅(qū)動特征需要特定的AC-DC恒流驅(qū)動電源，為了提高電源能效，LED的驅(qū)動電源一般采用單級PFC的拓?fù)洹?br/>

圖一單級PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如圖一所示，單級PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在輸入端整流橋與高壓MOSFET之間沒有高容量的電解電容，在遭遇雷擊浪涌時，浪涌能量很容易傳輸?shù)組OSFET上，高壓MOSFET VDS易過電壓，此時MOSFET很容易發(fā)生雪崩現(xiàn)象。在開關(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，漏源兩端的電壓超過額定BVDSS，并伴隨有電流流過漏源極，此時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)斷時因VDS電壓過高而進(jìn)入雪崩狀態(tài)，雪崩期間漏源極電壓電流同時存在，其產(chǎn)生的瞬時功耗達(dá)到數(shù)KW，會大大影響整個電源的可靠性。且雪崩期間，必須保證其溝道溫度不超過額定溝道溫度，否則容易導(dǎo)致器件過溫失效。

圖三雪崩測量電路及波形

那么，應(yīng)該如何避免MOSFET應(yīng)用時的雪崩破壞呢？從浪涌防護(hù)的角度來說，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)格成為一種更簡易安全且極具性價比的方案。

圖四 800V MOSFET浪涌測試波形

CH2 VDS （藍(lán)色 200V/div）

CH3 IDS （紫色 1A/div）

圖五 650V MOSFET浪涌測試波形

CH2 VDS （藍(lán)色 200V/div）

CH3 IDS （紫色 1A/div）

圖四為使用耐壓為800V MOSFET的LED驅(qū)動電源在浪涌發(fā)生的波形。圖五為耐壓為650V MOSFET的50W LED驅(qū)動電源在浪涌發(fā)生時的波形，二者的浪涌測試條件完全相同。

圖四圖五中VDS波形突然升高的時刻即為浪涌來臨的瞬間，圖四中的VDS最大電壓為848V，圖五中VDS最大電壓為776V。雪崩消耗的能量來自于浪涌，圖五中650V MOSFET關(guān)斷期間還有較大的漏源電流流過，雪崩現(xiàn)象比較明顯。圖四中800V MOSFET在關(guān)斷期間電流為0，沒有發(fā)生雪崩現(xiàn)象，表明傳輸?shù)狡骷系睦擞磕芰坎蛔阋砸鹧┍?，可見在該電源中使?00V耐壓的MOSFET大大提高了浪涌安全裕量，避免器件發(fā)生雪崩。

在LED驅(qū)動電源，工業(yè)控制輔助電源等應(yīng)用中，電源工程師在設(shè)計浪涌防護(hù)時，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)器件來吸收，避免MOSFET超過安全工作區(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，國產(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)合市場和客戶的需求，在產(chǎn)品工藝、封裝上持續(xù)創(chuàng)新，針對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。

表一維安800V SJ-MOSFET 主推規(guī)格列表

Part No.	Package	Configuration	Type	ESD	VDS	Vgs Max	ID at 25℃	VGS(th)	Rds(on)		Ciss	Coss	Crss	備注
					VDS	Vgs Max	ID at 25℃	Typ.	Vgs=10V	Vgs=4.5V	Ciss	Coss	Crss
					V	V	A(Max.)	V	mΩ(Max.)	mΩ(Max.)	pF(Typ.)	pF(Typ.)	pF(Typ.)
12V-100V Trench P Channel Power MOSFET
WM01P75R	DFN2*2-6L	Single	P	NO	-12	±8	-7.5	-0.65	/	26	1260	400	350
WM02P160R	DFN2*2-6L	Single	P	NO	-20	±10	-16	-0.65	/	17	2895	303	280	重點推廣料號
WMQ55P02T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-20	±10	-55	-0.65	/	8.2	3140	603	565	重點推廣料號
WMS15P02T1	SOP-8L	Single	P	NO	-20	±10	-15	-0.65	/	8.2	3138	602	565	新品主推
WMQ55P03T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-30	±20	-55	-1.5	8.5	12.8	4180	520	435	重點推廣料號
WMB60P03T1	PDFN5*6-8L	Single	P	NO	-30	±20	-60	-1.5	8.8	14	4320	529	487	重點推廣料號
WMS16P03T1	SOP-8L	Single	P	NO	-30	±20	-16	-1.5	8.8	13	4180	525	430	重點推廣料號
WMQ50P03T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-30	±20	-50	-1.5	9	14	3958	440	341	重點推廣料號
WMS14P03T1	SOP-8L	Single	P	NO	-30	±20	-14	-1.5	9.2	14	3448	445	325	重點推廣料號
WMQ42P03T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-30	±20	-42	-1.5	14	22	2500	280	220	重點推廣料號
WMS09DP03T1	SOP-8L	Dual	P	NO	-30	±20	-9	-1.5	14	22	2500	280	220	重點推廣料號
WMO50P03T1	TO-252	Single	P	NO	-30	±20	-50	-1.5	14	22	2500	280	220	重點推廣料號
WMS12P03T1	SOP-8L	Single	P	NO	-30	±20	-11.5	-1.5	15	25	2335	280	219	重點推廣料號
WM03P115R	DFN2*2-6L	Single	P	NO	-30	±20	-11.5	-1.5	24	34	1510	190	146	重點推廣料號
WMQ30P03T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-30	±20	-30	-1.5	24	35	1405	177	147	重點推廣料號
WMQ30P04T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-40	±20	-30	-1.6	13	20	3597	316	249	重點推廣料號
WMS13P04T1	SOP-8L	Single	P	NO	-40	±20	-13	-1.6	13	20	3430	292	225	重點推廣料號
WMO50P04T1	TO-252	Single	P	NO	-40	±20	-50	-1.6	13	20	3320	290	225	重點推廣料號
WMQ25P06T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-60	±20	25	-1.5	28	35	3135	200	121	新品主推
WMO35P06T1	TO-252	Single	P	NO	-60	±20	-35	-1.5	28	35	3135	200	121	新品主推
WMO25P06T1	TO-252	Single	P	NO	-60	±20	-25	-1.8	40	55	1098	322	59	重點推廣料號
WMO13P06T1	TO-252	Single	P	NO	-60	±20	-13	-1.6	90	128	1015	50	35	新品主推
WMS05P06T1	SOP-8L	Single	P	NO	-60	±20	-4.5	-1.6	90	128	1015	50	35	新品主推
WMQ05P06T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-60	±20	-5	-1.7	180	260	385	27	17.8	新品主推
WMQ12P10T1	PDFN3*3-8L	Single	P	NO	-100	±20	12	-1.7	100	120	3182	296	189	新品主推
WMO18P10T1	TO-252	Single	P	NO	-100	±20	-18	-1.8	110	135	1050	104	9.5	重點推廣料號
20V-250V Trench N Channel Power MOSFET
WMR15N02T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	20	±10	15	0.65	/	8.2	2445	426	202	重點推廣料號
WMR09N02T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	20	±10	9	0.65	/	22	850	140	105
WMQ30N02T1	PDFN3*3-8L	Single	N	NO	20	±10	30	0.65	/	4.5	3850	490	440	重點推廣料號
WMO90N02T1	TO-252	Single	N	NO	20	±10	90	0.65	/	4.5	3850	490	440	重點推廣料號
WMO60N02T1	TO-252	Single	N	NO	20	±10	60	0.65	/	6	2280	300	270	重點推廣料號
WM02DN080C	DFN2*3-6L	Dual	N	YES	20	±12	8	0.62	/	16	730	85	80
WM02DN085C	DFN2*3-6L	Dual	N	YES	20	±12	8.5	0.62	/	10.9	1612	162	140	不主推
WM02DN095C	DFN2*3-6L	Dual	N	YES	20	±12	9.5	0.62	/	9.4	1647	170	150
WM02DN110C	DFN2*3-6L	Dual	N	YES	20	±12	11	0.62	/	7.5	1767	184	155	重點推廣料號
WM02DN560Q	DFN3*3-8L	Dual	N	YES	20	±8	56	0.55	/	5.8	3165	380	325	重點推廣料號
WMB90N03T1	PDFN5*6-8L	Single	N	NO	30	±20	90	1.5	3	6	3300	505	420	重點推廣料號
WMK180N03T1	TO-220	Single	N	NO	30	±20	180	1.5	3.2	6	3570	510	431	重點推廣料號
WMO150N03T1	TO-252	Single	N	NO	30	±20	150	1.5	3.2	6	3570	510	431	重點推廣料號
WMM180N03T1	TO-263	Single	N	NO	30	±20	180	1.5	3.2	6	3570	510	431	重點推廣料號
WMQ45N03T1	PDFN3*3-8L	Single	N	YES	30	±20	45	1.5	3.8	5.8	2550	495	271
WMQ80N03T1	PDFN3*3-8L	Single	N	NO	30	±20	80	1.5	4	6	2808	420	297	重點推廣料號
WMB108N03T1	PDFN5*6-8L	Single	N	NO	30	±20	108	1.5	4	6	3075	400	315
WMS15N03T1	SOP-8L	Single	N	NO	30	±20	15	1.5	4	6	2808	420	297	重點推廣料號
WMO96N03T1	TO-252	Single	N	NO	30	±20	96	1.5	4	6	3000	410	285	重點推廣料號
WMR16N03T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	30	±20	16	1.5	5.2	7.2	2390	282	230	不主推
WMR15N03T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	30	±20	15	1.8	5.2	8.5	1100	435	57	新品主推
WMQ40N03T1	PDFN3*3-8L	Single	N	NO	30	±20	40	1.5	5.5	9	1895	267	192	重點推廣料號
WMB81N03T1	PDFN5*6-8L	Single	N	NO	30	±20	81	1.5	5.5	9	1880	267	185	重點推廣料號
WMO80N03T1	TO-252	Single	N	NO	30	±20	80	1.5	5.5	9	1860	267	180	重點推廣料號
WMS13N03T1	SOP-8L	Single	N	NO	30	±20	13	1.5	6	9	1846	267	190	重點推廣料號
WMK75N03T1	TO-220	Single	N	NO	30	±20	75	1.5	6	9	1895	267	192
WMR14N03T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	30	±20	14	1.5	6.8	10	1650	223	185
WMR13N03T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	30	±20	12.5	0.75	9	12	1035	179	154	Vth 0.75v ,手機(jī)Vbus定制料
WMR12N03T1	DFN2*2-6L	Single	N	NO	30	±20	12	1.5	8	12	1035	179	154	重點推廣料號
WMQ46N03T1	PDFN3*3-8L	Single	N	NO	30	±20	46	1.5	8.5	13	1105	163	131	重點推廣料號
WMB58N03T1	PDFN5*6-8L	Single	N	NO	30	±20	58	1.5	8.5	14	1100	163	131	重點推廣料號
WMO55N03T1	TO-252	Single	N	NO	30	±20	55	1.5	8.5	12.5	1107	163	115	重點推廣料號