保護LED免受EOS損傷的兩大防護方案對比
發布時間:2013-06-18 來源:TE 責任編輯:eliane
【導讀】LED器件很容易受到EOS的損傷,這種損壞有時能夠直接擊壞器件造成失效。本文講到的兩種EOS防護方案,一是用TVS穩壓管來進行保護,另一種則是采用PolyZen係列元器件,兩種方案孰優孰劣?請看下文。
隨著LED 技術的日趨成熟,LED 照明的使用越來越廣泛,例如手機的LED 閃光,LED 家用燈具,汽車的LED 前燈和尾燈等等。但是該如何有效地延長LED 的使用壽命?我們今天的話題就圍繞針對過度電性應力(EOS)的衝擊,如何有效的保護LED 的方案之間的區別來展開。
EOS 是Electrical Over Stress 的縮寫,指所有的過度電性應力。EOS chongjideyisishidianziyuanqijianbeishijiadedianliuhuozhedianyachaoguogaiyuanqijianzuidadeshejiguifanyaoqiushi,gaiyuanqijianbianhuifashengxingnengjianruo,shenzhiyuzhijiesunhuaidexianxiang。
LED 器件很容易受到EOS 的損傷,這種損壞有時能夠直接擊壞器件造成失效,而有時失效則可能在EOS 發生一段時間後才發生。電源輸出質量的不穩定,各種過電壓過電流的噪音,以及熱插拔應用使用中的突入電流現象等都是能夠產生EOS 失效的諸多因素,這種EOS 現象都屬於短時間的過負荷,在短時間內(一般在1s內)LED 受到尖峰電壓或者尖峰電流的衝擊,這種電壓或者電流的能量超過了LED 的設計額定值,從而損傷LED 器件。
簡單介紹了LED 的EOS 問題後,我們來看看解決方案。保護LED 免受EOS 損傷的防護方案基本都是將EOS chanshengdeshuntaidianyaqianweizaiqijiansuonengchengshoudefanweinei。lilunshangxiaochuzhezhongshuntaidianyazuihaodefanghuqijianshidianrong,dianrongnenghenhaodejiangshuntaidianyaxishou。danshizaishijiyingyongzhong,youyudianrongdegaowenshouminghejiaodatijidengyinsu,shizaibushiyizhongbijiaohaodefangan。
因此大多的工程師在解決該問題時往往偏向於使用TVS 穩壓管來進行保護,但是在選擇TVS 管的時候必須考慮到TVS 管所能承受的最大功率,由於EOS 衝擊的瞬態能量的不確定性,想要完全承受所有的EOS 衝擊的瞬態能量就需要選擇比較昂貴的大功率TVS 管,這往往是產品工程師所不願意的。如果因為成本問題選擇相對較小功率的TVS 管後,在實際的應用中有較大能量的EOS 衝擊,可能會減弱、甚至損壞TVS管的保護功能。如果TVS 管損壞,那後續的EOS 將直接對LED 形成衝擊,導致LED 的受損。另外,TVS 管的箝位電壓的精度也會直接影響到EOS 衝擊對後續LED 的作用,因為加在LED 兩端的電壓增加都會立刻表現為流經LED 的電流增大。
另外還有一種方案,就是使用TE 公司的PolyZen 係列元器件,該起降能夠有效的減輕EOS 侵擾,提高產品的可靠性。TE公司電路保護部的PolyZen 產品是獨立的表麵貼裝器件,它集成了一個可供選擇齊納電壓(Vz)的精密齊納二極管,以及一個PolySwitch 聚合物正溫度係數(PPTC)器件,產品原理圖如圖1所示。PolyZen係列適用於空間狹小的薄型緊湊型環境,它使用了具有熱保護功能的齊納二極管,以幫助保護電子產品避免電壓瞬變、反向偏置和錯誤的電源使用造成的失效。如圖2,Polyzen 產品的典型應用框圖,在故障狀態時,精密齊納二極管能快速有效的鉗位電壓並分流故障電流,而PolySwitch PPTC 組件則可以繼而快速的關斷過大的電流,從而幫助保護齊納二極管和下遊電子組件。

圖1:PolyZen 產品原理圖

圖2:PolyZen 產品的典型應用
PolyZen 產品的典型故障響應如圖3 所示,圖例中選用的是一個集成了5.6V齊納電壓的PolyZen 器件,在24V 過壓條件(Vin)下,係統有10A 的故障電流(Iflt)通過,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,保護了負載電路,同時器件中的PPTC 能夠快速的動作截斷電流,持續長久保護齊納二極管與整個電路。

圖 3:PolyZen產品的典型故障響應
將PolyZen產品用於LED 的EOS 保護電路中時,不僅能快速將EOS 的瞬態電壓箝位到安全電壓以下,並且當EOS 衝擊的能量較大時,PolyZen 器件內部的齊納二極管會促使PPTC 動作,保護齊納二極管本身以及後續電路。而且在有些不能因為故障而缺失照明的LED 照明係統中,PPTC 更優於其他過流保護器件,因為PPTC 在保護狀態下依然能使LED 發光而不損壞LED,且集成在PolyZen 器件內部的齊納二極管的箝位電壓精度非常高,能準確的將電壓箝位在安全範圍內。因此相對於TVS 管的EOS 保護方案,PolyZen 器件具有更多優勢。
PolyZen xilieyuanqijianshijuyouxianbowaixingdejichengshiguoyaheguoliubaohuqijian,juyouqiangdadedianlubaohugongneng,yibangzhubaohumingandedianzichanpin,bimianyinweiguoyaheguoliushixiaoerdaozhidedaijiaangguidechanpinfanxiuhezhibaowenti。PolyZen 係列產品為電路板設計人員提供了方便的過壓過流保護器件,讓他們不再需要花費大量的時間去集成並測試低效的分立器件及較昂貴的IC 解決方案。 如今PolyZen 係列產品已經有豐富的齊納二極管與PPTC 集ji成cheng組zu合he方fang便bian實shi際ji應ying用yong選xuan擇ze。其qi小xiao尺chi寸cun,獨du立li貼tie裝zhuang,多duo功gong能neng保bao護hu已yi經jing成cheng為wei過guo流liu過guo壓ya保bao護hu應ying用yong中zhong一yi種zhong具ju備bei顯xian著zhe性xing能neng與yu價jia格ge優you勢shi的de創chuang新xin型xing解jie決jue方fang案an,超chao越yue了le使shi用yong熔rong斷duan器qi、齊納二極管和其它無源組件的分立式解決方案。
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