高效可靠LED街灯照明电源设计
相较于传统的照明技术，LED灯具有较高的效率，及更长的使用寿命。因而成为首选的灯泡类型，以期减少室内/外照明的能耗。事实上，对于街灯而言，更高的效率和更长的寿命对于降低成本是不可或缺的。为LED灯供电而设计的开关电源也必须具有高效率和耐用性，以确保其具有与LED灯同样长的免维护使用期。在这裡，谐振转换器是最流行的电源拓扑之一，这是因为相较于先前的电源拓扑，它们的性能带来了更高的电源效率，并可减少EMI。软开关是谐振转换器的一项重要特点。但谐振转换器中使用寄生二极体（body diode）有时会导致系统失效。储存在寄生二极体中的电荷必须被完全清除，以避免出现大电流和电压突波，包括拓扑结构中的高dv/dt和高di/dt。因此，功率MOSFET的关键参数如Qrr和反向恢復dv/dt，会直接对谐振转换器的动态性能产生影响。本文将探讨针对LED街灯照明的开关电源之整体解决方案。新的谐振控制器结合新的功率开关，可为LED照明电源提供高效解决方案，同时不会影响转换器的耐用性和成本效率。
谐振转换器实现高效率
市场上已经有多款DC-DC功率转换拓扑可用来减少功率转换损耗、MOSFET元件应力和射频干扰（radio frequency interference， RFI），同时实现高功率密度。其中，採用MOSFET的寄生二极体来实现零电压开关（zero voltage switching， ZVS）的谐振转换器，已获业界证实为可达到更高效率的有效元件。特别地，由于次级端没有电感器，LLC谐振转换器可在高输入电压下达到高效率，并且次级整流管上的电压应力较低。此外，即便空载条件下，LLC谐振转换器也能确保零电压开关的工作。ZVS技术能够大幅地减少转换损耗并大幅提高效率。零电压开关也显着地减少了开关杂讯，允许使用小型电磁干扰滤波器。鉴于这些独特的特性，LLC谐振转换器正成为一种广为业界所採用的拓扑，用于包括LED街灯的众多应用之中。FAN7621S提供了建构可靠、稳健LLC谐振转换器所需的全部功能，包含高端闸极驱动电路、精确的电流受控振盪器、频率限制电路、软启动和内建的保护功能，能够简化设计和提高生产力。它所提供的多种保护功能包括了过压和过流保护（OVP/OCP）、异常过流保护（AOCP）和内部过热关断（TSD）功能。
鉴于LED街灯照明的特殊应用要求，所有的保护功能可以自动重新启动，高端闸极驱动电路具有共模消噪性能和优良的抗噪性能，以确保工作时的稳定性。即便使用最新的谐振控制器，在短路输出状况下，转换器的工作点可以移入零电流开关（ZCS）区域。图1所示为工作点的移动状况。在此一状况下，ZVS丢失而MOSFET上流过极大的电流。ZCS工作的最严重缺点是在启动时发生硬开关，这会导致MOSFET寄生二极体产生反向恢復应力。寄生二极体在很大的dv/dt下关断，因而，在非常大的di/dt下，会产生很大的反向恢復电流突波，这些突波电流的幅度可以超过稳态电流的十倍以上。大电流会带来相当大的损耗增加并使MOSFET发热。而后，MOSFET的dv/dt性能由于结点温度上升而下降，在极端状况下，可能会毁掉MOSFET并导致系统失效。
最新的MOSFET技术
典型状况下，MOSFET寄生二极体具有很长的反向恢復时间和较大的反向恢復电荷。儘管性能不佳，在某些应用如谐振转换器中，寄生二极体仍被当作续流（freewheeling）二极体使用，因为它能够简化电路，不会增加系统成本。由于越来越多的应用使用本质寄生二极体（intrinsic body diode）来当作系统的关键元件，快捷半导体深入分析了MOSFET的失效机制，针对谐振转换器设计了全新且高度优化的功率MOSFET产品，提升了寄生二极体的稳健性并减少了输出电容的储能。如表1所述，相较于其它方案，全新UniFET II MOSFET系列的反向恢復电荷（Qrr）明显地少了50％和88％。 
MOSFET的电容是非线性的并且依赖于漏源电压，因为它的电容本质上是一种结电容。对于软开关应用，MOSFET输出电容可当作谐振元件使用。当MOSFET导通时，储存在变压器中的磁能转化为电流流动，使得MOSFET的输出电容放电，以便达到ZVS工作的条件。因此，若MOSFET输出电容中储能较少，则为达到软开关而所需的谐振能量也较少，不需要增加循环能量（circulating energy）。相较于导通电阻相同的其它竞争对手的元件，在典型的开关电源大电容电压下，UniFET II MOSFET系列在输出电容中的储能减少约35％。输出电容中储存能量的特性如图2所示。
