使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例

[导读]在本文中，继此前提到的“反激式”和“正激式”之后，将介绍使用了“准谐振方式”电源IC的隔离型AC/DC转换器的设计案例。

本文将开始AC/DC转换器设计篇的新篇章：“使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例”。在本文中，继此前提到的“反激式”和“正激式”之后，将介绍使用了“准谐振方式”电源IC的隔离型AC/DC转换器的设计案例。

另外，功率开关使用SiC(Silicon Carbide：碳化硅)MOSFET。与Si半导体相比，SiC是一种损耗低且具有优异的高温工作特性的新一代半导体材料。提起SiC半导体，给人的印象可能是使用在处理特大功率的特殊应用上的，但实际上SiC可以帮助众多我们身边所熟悉的应用实现节能化和小型化。SiC半导体已经开始实际应用，并且还应用在对品质可靠性要求很严苛的车载设备上。关于SiC功率元器件，在Tech Web基础知识专栏中有详细介绍，可以结合起来阅读。

主要介绍用于LED照明的AC-DC电源设计方案及相关电路，帮助工程师应对上述挑战，设计出满足通用照明要求的产品。下面我们先来了解AC-DC电源转换拓扑结构。

AC-DC电源转换拓扑结构比较

对于低功率AC-DC LED 电源转换而言，可以选择隔离型反激或非隔离降压等不同拓扑结构。所谓“隔离”,是指输入与输出之间采用变压器等进行电气隔离。这两种拓扑结构各有其特点。相比较而言，非隔离拓扑结构设计及电路板配置简单、电路板尺寸小、元件数量少、能效更高，而隔离拓扑结构易于满足安规要求，但磁学设计复杂，要求较大的电路板尺寸。本文将聚集于隔离型拓扑结构的AC-DC LED驱动器方案。

LED驱动器应用要求

对于LED通用照明应用而言，目前成本还相对较高，故高性比的LED驱动器无疑会更受青睐。此外，LED驱动器也应该具有高能效(低损耗)、高可靠性、符合电磁干扰(EMI) 及谐波含量或功率因数(PF)等标准、灵活、适应宽环境条件、可改造用于已有应用、支持传统控制方式工作(兼容传统调光)等。

其中，就功率因数要求而言，美国“能源之星”项目固态照明标准中对PFC带有强制性要求(而无论是何种功率等级)，适用于特定产品，如嵌灯、橱柜灯及台灯等。该标准针对住宅应用部分要求功率因数高于0.7,针对商业应用部分要求功率因数高于0.9,而整体式LED灯泡的要求是输入功率高于5 W的灯泡功率因数大于0.7.当然，并非所有国家都绝对强制要求在照明应用中改善功率因数，但某些应用可能有这方面的要求。例如，公用事业机构可能大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用。

在本篇章中计划介绍以下项目。

<使用SiC-MOSFET的隔离型准谐振转换器的设计案例>

以下是该设计案例所完成的AC/DC转换器。顺便提一下，电源用IC安装于背面红色○处，SiC-MOSFET安装于表面橙色○处。