淺談LED的EOS防護(hù)方案的區(qū)別
隨著LED技術(shù)的日趨成熟,LED照明的使用越來(lái)越廣泛,例如手機(jī)的LED閃光,LED家用燈具,汽車(chē)的LED前燈和尾燈等等。但是如何有效的延長(zhǎng)LED的使用壽命,也許你并不是特別清楚。我們今天的話題就圍繞針對(duì)過(guò)度電性應(yīng)力(EOS)的沖擊,如何有效的保護(hù)LED的方案之間的區(qū)別來(lái)展開(kāi)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/175215.htmEOS是Electrical Over Stress的縮寫(xiě),指所有的過(guò)度電性應(yīng)力。EOS沖擊的意思是電子元器件被施加的電流或者電壓超過(guò)該元器件最大的設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí),該元器件便會(huì)發(fā)生性能減弱,甚至于直接損壞的現(xiàn)象。
LED器件很容易受到EOS的損傷,這種損壞有時(shí)能夠直接擊壞器件造成失效,而有時(shí)失效則可能在EOS發(fā)生一段時(shí)間后才發(fā)生。電源輸出質(zhì)量的不穩(wěn)定,各種過(guò)電壓過(guò)電流的噪音,以及熱插拔應(yīng)用使用中的突入電流現(xiàn)象等都是能夠產(chǎn)生EOS失效的諸多因素,這種EOS現(xiàn)象都屬于短時(shí)間的過(guò)負(fù)荷,在短時(shí)間內(nèi)(一般在一秒鐘內(nèi))LED受到尖峰電壓或者尖峰電流的沖擊,這種電壓或者電流的能量超過(guò)了LED的設(shè)計(jì)額定值,從而損傷LED器件。
簡(jiǎn)單介紹了LED的EOS問(wèn)題后,我們來(lái)看看解決方案。保護(hù)LED免受EOS損傷的防護(hù)方案基本都是將EOS產(chǎn)生的瞬態(tài)電壓箝位在器件所能承受的范圍內(nèi)。理論上消除這種瞬態(tài)電壓最好的防護(hù)器件是電容,電容能很好的將瞬態(tài)電壓吸收。但是在實(shí)際應(yīng)用中,由于電容的高溫壽命和較大體積等因素,實(shí)在不是一種比較好的方案。
因此大多的工程師在解決該問(wèn)題時(shí)往往偏向于使用TVS穩(wěn)壓管來(lái)進(jìn)行保護(hù),但是在選擇TVS管的時(shí)候必須考慮到TVS管所能承受的最大功率,由于EOS沖擊的瞬態(tài)能量的不確定性,想要完全承受所有的EOS沖擊的瞬態(tài)能量就需要選擇比較昂貴的大功率TVS管,這往往是產(chǎn)品工程師所不愿意的。那時(shí)如果因?yàn)槌杀締?wèn)題選擇相對(duì)較小功率的TVS管后,在實(shí)際的應(yīng)用中如果有較大能量的EOS沖擊,可能會(huì)減弱、甚至損壞TVS管的保護(hù)功能。如果TVS管損壞,那后續(xù)的EOS將直接對(duì)LED形成沖擊,導(dǎo)致LED的受損。另外,TVS管的箝位電壓的精度也會(huì)直接影響到EOS沖擊對(duì)后續(xù)LED的作用,因?yàn)榧釉贚ED兩端的電壓增加都會(huì)立刻表現(xiàn)為流經(jīng)LED的電流增大。
另外還有一種方案,就是使用TE公司的PolyZen系列元器件,該起降能夠有效的減輕EOS侵?jǐn)_,提高產(chǎn)品的可靠性。TE公司電路保護(hù)部的PolyZen產(chǎn)品是獨(dú)立的表面貼裝器件,它集成了一個(gè)可供選擇齊納電壓 (Vz)的精密齊納二極管,以及一個(gè)PolySwitch聚合物正溫度系數(shù) (PPTC) 器件,產(chǎn)品原理圖如圖1所示。PolyZen系列適用于空間狹小的薄型緊湊型環(huán)境,它使用了具有熱保護(hù)功能的齊納二極管,以幫助保護(hù)電子產(chǎn)品避免電壓瞬變、反向偏置和錯(cuò)誤的電源使用造成的失效。如圖2,Polyzen產(chǎn)品的典型應(yīng)用框圖,在故障狀態(tài)時(shí),精密齊納二極管能快速有效的鉗位電壓并分流故障電流,而PolySwitch PPTC組件則可以繼而快速的關(guān)斷過(guò)大的電流,從而幫助保護(hù)齊納二極管和下游電子組件。
圖1:Polyzen 產(chǎn)品原理圖
圖2: Polyzen 產(chǎn)品的典型應(yīng)用
PolyZen產(chǎn)品的典型故障響應(yīng)如圖3所示,圖例中選用的是一個(gè)集成了5.6V齊納電壓的PolyZen器件,在24V過(guò)壓條件(Vin)下,系統(tǒng)有10A的故障電流(Iflt)通過(guò),PolyZen器件中的精密齊納二極管能夠快速的將輸出電壓(Vout)鉗位在5.6V附近,保護(hù)了負(fù)載電路,同時(shí)器件中的PPTC能夠快速的動(dòng)作截?cái)嚯娏?,持續(xù)長(zhǎng)久保護(hù)齊納二極管與整個(gè)電路。
圖3:Polyzen產(chǎn)品的典型故障響應(yīng)
將PolyZende的產(chǎn)品用于LED的EOS保護(hù)電路中時(shí),不僅能快速將EOS的瞬態(tài)電壓箝位到安全電壓以下,并且當(dāng)EOS沖擊的能量較大時(shí),PolyZen器件內(nèi)部的齊納二極管會(huì)促使PPTC動(dòng)作,保護(hù)齊納二極管本身以及后續(xù)電路。而且在有些不能因?yàn)楣收隙笔д彰鞯腖ED照明系統(tǒng)中,PPTC更優(yōu)于其他過(guò)流保護(hù)的器件,因?yàn)镻PTC在保護(hù)狀態(tài)下依然能使LED發(fā)光,但是又不損壞LED。而且集成在PolyZen器件內(nèi)部的齊納二極管的箝位電壓精度非常高,能準(zhǔn)確的將電壓箝位在安全范圍內(nèi)。因此相對(duì)于TVS管的EOS保護(hù)方案,PolyZen器件具有更多的優(yōu)勢(shì)。
PolyZen系列元器件是具有纖薄外形的集成式過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)器件,具有強(qiáng)大的電路保護(hù)功能,以幫助保護(hù)敏感的電子產(chǎn)品,避免因?yàn)檫^(guò)壓和過(guò)流失效而導(dǎo)致的代價(jià)昂貴的產(chǎn)品返修和質(zhì)保問(wèn)題。PolyZen系列產(chǎn)品為電路板設(shè)計(jì)人員提供了方便的過(guò)壓過(guò)流保護(hù)器件,讓他們不再需要花費(fèi)大量的時(shí)間去集成并測(cè)試低效的分立器件及較昂貴的IC解決方案。
如今PolyZen系列產(chǎn)品已經(jīng)有豐富的齊納二極管與PPTC集成組合方便實(shí)際應(yīng)用選擇。其小尺寸,獨(dú)立貼裝,多功能保護(hù)已經(jīng)成為過(guò)流過(guò)壓保護(hù)應(yīng)用中一種具備顯著性能與價(jià)格優(yōu)勢(shì)的創(chuàng)新型解決方案,超越了使用熔斷器、齊納二極管和其它無(wú)源組件的分立式解決方案。
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