LED驅(qū)動(dòng)電源模塊及相關(guān)元器件的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)

關(guān)鍵詞①：高效化

隨著電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)量逐年增加，用電量也與其成正比呈逐年上升趨勢(shì)。如今，電氣產(chǎn)品每年的生產(chǎn)量約50億臺(tái)左右，其中絕大多數(shù)產(chǎn)品均搭載有電源模塊和電源電路。假設(shè)這些電源的損耗能夠改善1W(瓦)，簡(jiǎn)單地計(jì)算一下每年可節(jié)約50億W，節(jié)能效果相當(dāng)于5座核電廠。在這種背景下，各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體等也紛紛提高能效標(biāo)準(zhǔn)，要求開發(fā)符合這些標(biāo)準(zhǔn)的電源模塊和電源電路。

在此介紹一下對(duì)電源模塊高效化要求的代表性標(biāo)準(zhǔn)---美國(guó)能源部(DOE)制定的能效標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)能源部于2014年2月3日頒布了對(duì)AC適配器等外部電源更嚴(yán)格的能效要求。從2016年2月10日以后(預(yù)計(jì))，不符合新標(biāo)準(zhǔn)(表1、表2)的對(duì)象外部電源將無(wú)法在美國(guó)國(guó)內(nèi)銷售。因此，以AC/DC適配器廠家等為主的企業(yè)正在加速推出滿足該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

隨著電氣產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量的增加，其廢棄物也在增加，為了減少這些工業(yè)廢棄物，要求做到3R(減少使用：Reuse，重復(fù)使用：Reduce，循環(huán)使用：Recycle)。而一直以來(lái)，電源產(chǎn)品僅部分組成元器件和材料可以循環(huán)使用，大部分均被廢棄。如今，減輕這類環(huán)境負(fù)擔(dān)的技術(shù)開發(fā)取得不菲成果，越來(lái)越多的產(chǎn)品開始搭載電源模塊和電源電路。在不久的將來(lái)，這些技術(shù)有望為工業(yè)廢棄物的削減作出更大貢獻(xiàn)。

本文將圍繞這些關(guān)鍵詞針對(duì)電源的高效化以及技術(shù)和應(yīng)用等進(jìn)行介紹。

2.同步整流與低功耗化功能

作為實(shí)現(xiàn)電源模塊(AC/DC適配器等)高效化的技術(shù)，包括開關(guān)元器件(MOSFET)等產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展和電路技術(shù)的改善，其中同步整流方式在改善電路技術(shù)方面?zhèn)涫懿毮俊?/p>

在以往的AC/DC轉(zhuǎn)換器中，基于電路簡(jiǎn)單、相對(duì)廉價(jià)的原因，整流元件一般使用二極管，但這種二極管的正向電壓(Vf)導(dǎo)致的導(dǎo)通損耗一直是高效化的障礙。另外，為抑制二極管的發(fā)熱，還需要散熱器等散熱措施，這就需要相應(yīng)的空間，在安裝方面也帶來(lái)一些問(wèn)題。作為降低這種損耗的對(duì)策，如今已經(jīng)逐步開始采用同步整流方式。

同步整流方式的整流元件使用MOSFET，通過(guò)更低的導(dǎo)通電阻(低Ron)來(lái)降低導(dǎo)通損耗(圖1)。工作與一次側(cè)的開關(guān)工作同步使整流元件的MOSFET進(jìn)行ON/OFF。

圖1.同步整流方式

同步整流方式本身絕大多數(shù)采用低壓(尤其是12V以下)DC/DC轉(zhuǎn)換器，因此并非全新技術(shù)的產(chǎn)品。但是，AC/DC轉(zhuǎn)換器存在控制方法等課題，這一直阻礙著同步整流方式的普及。如今，很多AC/DC轉(zhuǎn)換器均采用PWM反激式控制(ON/OFF方式)，該方式根據(jù)輸入輸出條件和變壓器規(guī)格進(jìn)行連續(xù)模式工作。但是，在同步整流方式下進(jìn)行連續(xù)模式工作時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正?？刂疲蛞淮蝹?cè)的開關(guān)元件和二次側(cè)的整流元件同時(shí)導(dǎo)通，會(huì)貫通電流造成元件損壞。因此，大多數(shù)情況下，同步整流方式僅限增加了 防止同時(shí)導(dǎo)通的保護(hù)電路時(shí)、以及不連續(xù)模式工作時(shí)(準(zhǔn)諧振方式和不連續(xù)模式工作)使用。

但是，此次開發(fā)的ROHM同步整流IC，成功攻克了該課題，實(shí)現(xiàn)并采用了在連續(xù)模式工作時(shí)也無(wú)需特別保護(hù)電路的穩(wěn)定的同步整流工作。因此，與以往的二極管整流相比，電源模塊整體效率提高了3%以上(本公司比較數(shù)據(jù))(圖2)。

圖2.二極管整流/同步整流效率比較