CE系列高压MOSFET：专为消费类电子和照明而生

存储的能量更低，损耗更低。图5为CE系列CoolMOS（IPS65R1K5CE）与标准MOSFET输出电容存储能量Eoss对比情况。从图可知在漏源电压较高（>120V）情况下（对于高压MOSFET，其漏源电压不会低于120V，否则选择高压MOSFET就没有任何意义）CE系列CoolMOS输出电容存储的能量低于标准MOSFET。由于输出电容存储的能量在MOSFET开通后以热的形式损耗到MOSFET中，因此输出电容存储的能量越低，则MOSFET的损耗越低，效率越高。

　　图2 不同耐压下RDS（on）与芯片面积积对比

图3 寄生电容对比

　　图4 典型门极电荷对比

图5 输出电容存储能量对比

　　从以上参数对比我们可以看出，CE系列CoolMOS相比标准MOSFET在效率，可靠性等方面具有明显的优势。接下来我们通过在充电器和LED驱动器上的应用实例来验证CE系列CoolMOS的优越性能。

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　　充电器案例

　　该案例为一款全球输入范围的15W充电器，主要规格如下：

　　表1 15W充电器主要规格

　　图6所示为该充电器详细的原理图。该充电器采用反激同步整流方案，原边控制芯片为英飞凌公司的准谐振PMW电流模式控制芯片ICE2QS03G［1］，原边主功率开关管为CE系列CoolMOS 650V 耐压MOSFET IPS65R1K5CE［2］。副边同步整流控制驱动芯片为TI公司的UCC24610，同步整流MOSFET为英飞凌的OptiMOSTM （英飞凌中低压（20V～250V）功率MOSFET品牌）系列中的BSC067N06LS3 G［3］。该充电器具有完整的启动及保护功能，包括软启动，轻载下工作于burst模式，辅助电源过欠压保护，输出过载/开环保护，过温保护及自动恢复，可调整输出过压保护，副边绕组短路保护等。

　　图6 15W充电器原理图

　　该充电器产品实物如图7所示。

　　图7 15W充电器实物图

　　对该充电器进行详细的测试，结果如下：

　　1. 效率测试。根据图8所示的结果， 115Vac输入下的平均效率为89.05%，230Vac输入下的平均效率为88.24%，满足表1所示的规格要求。根据图9所示的结果，115Vac输入下10%负载效率为87.05%， 230Vac输入下10%负载效率为85.08%，满足规格要求。

　　图8平均效率及满载效率随输入变压变化曲线

　　图9 不同输入电压下效率随负载变化曲线

　　2. 空载损耗。图10为待机功耗（空载损耗）随输入电压变换情况，在所有输入电压范围内空载损耗都小于40mW，满足规格要求。

　　图10 空载损耗随输入电压变化曲线

　　3. 传导噪声测试。图11和图12分别为输入电压为115Vac和230Vac且满载输出下输入火线和零线的传导噪声测试结果，传导噪声通过EN55022（CISPR22） Class B标准且准峰值噪声有超过8dB的裕量。

　　图11 115Vac输入满载输出时火线和零线传导噪声

　　图12 230Vac输入满载输出时火线和零线传导噪声

　　4. 温度测试结果，图13为85Vac输入和265Vac输入，满载输出情况下功率MOSFET IPS65R1K5CE温升测试结果。在最低和最高输入电压下功率MOSFET的壳温都小于90°C。

　　图13 不同输入电压下温度测试结果

　　从以上结果可知，采用英飞凌的CE系列CoolMOS及综合解决方案设计的充电器，可以获得极佳的性能，同时由于CE系列CoolMOS成本极具竞争力，该方案也具有很高的性价比。

　　照明案例

　　接下来介绍CE系列CoolMOS产品应用于LED球泡灯驱动器的案例。

　　该LED球泡灯驱动器的主要规格如下。

　　表2 LED球泡灯驱动器主要规格

　　该LED球泡灯驱动器采用反激拓扑，主控芯片为英飞凌公司的准谐振PWM控制芯片ICL8002G［4］，该芯片适合反激，Buck等不同拓扑，工作于准谐振方式，原边控制模式，集成PFC及切相调光控制以及集成多个保护功能，非常适合于可调光LED灯等应用。主控开关采用CE系列800V耐压的功率MOSFET IPD80R2K8CE［5］。由于采用了先进的控制方案，高效的转换拓扑和功率器件，该驱动器具有平滑调光曲线及很高的调光能力，超过85%的高效率，非常高的功率因数及很低的THD（谐波因数），采用紧凑的单级拓扑实现PFC及功率转换，原边高精度控制以及多个保护功能，极低的BOM成本。该驱动器原理图如下图所示。

　　图14 11W LED 球泡灯驱动器原理图

　　LED球泡灯驱动器的实物图形如图15所示。

　　图15 11W LED球泡灯驱动器实物图

　　实测结果如下：

1. 恒功率输出测试。对于LED球泡灯应用，由于LED灯的数量是固定的，因此输出电压的变化范围很小，则恒功率输出意味着输出电流也是恒定的。图16给出了该LED球泡灯驱动器输出功率及输出电流随输