【導(dǎo)讀】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。本文講到的兩種EOS防護(hù)方案，一是用TVS穩(wěn)壓管來(lái)進(jìn)行保護(hù)，另一種則是采用PolyZen系列元器件，兩種方案孰優(yōu)孰劣？請(qǐng)看下文。
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，汽車的LED 前燈和尾燈等等。但是該如何有效地延長(zhǎng)LED 的使用壽命？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。
EOS 是Electrical Over Stress 的縮寫，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1s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。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)嚯娏鳎掷m(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PolyZen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)器件，因?yàn)镻PTC 在保護(hù)狀態(tài)下依然能使LED 發(fā)光而不損壞LED，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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