外照明能耗的最新解决方案，在要求以更低成本实现更高效率和更长寿命的街灯照明系统中

同样如此，为LED灯供电的开关电源也应该具有很高的效率和耐用性，以确保维持与LED灯

具相同的工作寿命。谐振转换器是这种应用场合中最流行的电源拓扑之一，因为与以往的电

源拓扑相比，谐振转换器可以提高功效并降低EMI。

软开关是谐振转换器的一个重要特性。不过使用谐振转换器中的体二极管有时会导致系

统故障。体二极管中存储的电荷应完全释放，以避免产生大电流和电压尖峰，包括这些拓扑

中很高的dv/dt和di/dt。因此，功率MOSFET的关键参数(如Qrr)和反向恢复dv/dt将直接影响

谐振转换器的动态性能。本文将要讨论的是用于LED街灯照明的开关电源的总体解决方案。

新的谐振控制器与新的功率开关组合在一起可以为LED照明电源提供高效解决方案，同时又

不会降低转换器的鲁棒性和成本效益。

利用谐振转换器实现高效率

有多种DC/DC电源转换拓扑可以用来降低开关损耗、功率 MOSFET上的器件应力和射频

干扰(RFI)，同时实现很高的功率密度。在这些拓扑中，使用MOSFET的体二极管实现零电压

开关的谐振转换器，可以实现更高的效率。特别是LLC谐振转换器，它可以在高输入电压和

次级整流器上的低电压应力状态下获得高效率，这是因为次级没有电感。另外，LLC谐振转

换器在没有负载的条件下也能保证零电压开关(ZVS)。零电压开关技术能够显著降低开关损

耗，同时大幅提高效率。此外，零电压开关还能有效降低开关噪声，从而允许使用小尺寸的

电磁干扰滤波器。

由于具有这些独特的性能，LLC谐振转换器正在成为包括

换器所必需的一切条件。该器件包含了高压侧栅极驱动电路、精确的电流控制振荡器、频率

限制电路、软启动和内置保护功能，因此可以简化设计、提高产能。

FAN7621S具有多种保护功能，如过压和过流保护(OVP/OCP)、异常过流保护(AOCP)和

内部热关断(TSD)。鉴于LED街灯照明系统的特殊应用要求，所有保护都具有自启动特性。

高压侧栅极驱动电路具有共模噪声抵消功能，这种优秀的抗噪声能力能够保证系统稳定工

作。在输出短路状态时，最新谐振转换器的工作点还可以移动到零电流开关(ZCS)区域。图1

显示了工作点是如何移动的。在这种情况下，零电压开关不再有效，MOSFET将传导特别大

的电流。零电流开关工作的最大缺点是导通点发生硬开关，这将导致MOSFET体二极管产生

反向恢复应力。

体二极管在很大的dv/dt时会关断，从而产生一个高的反向恢复电流尖峰。这些尖峰要

比稳定状态的电流幅度高出10倍。如此大的电流会导致损耗增加，并使 MOSFET升温。而结

点温度的上升将导致MOSFET的dv/dt性能下降。在极端情况下，可能会损坏

MOSFET的体二极管一般具有很长的反向恢复时间和很大的反向恢复电荷。尽管性能较

差，但这种体二极管常被用作续流二极管，因为其电路简单，在谐振转换器这样的应用中不

会增加系统成本。随着越来越多的应用将固有体二极管用作系统中的关键元件，飞兆半导体

在深入分析MOSFET故障机制的条件下，为谐振转换器设计出了一款高度优化的功率

MOSFET。这种MOSFET提高了体二极管的耐用性，而且输出电容中存储的能量较少。如表1

所示，与替代方案相比，新型UniFET II MOSFET系列器件的反向恢复电荷(Qrr)大幅减少了

50%和80%。

表1：待测器件的关键指标比较

MOSFET的电容是非线性的，取决于漏-源极电压，因为MOSFET电容实际上就是结点电

容。在软开关应用中，MOSFET输出电容可以用作谐振元件。当MOSFET导通时，为了支持

零电压开关，从变压器存储的磁能中提取的电流将发生流动，从而给MOSFET输出电容放

电。因此，如果MOSFET输出电容存储的能量较小，达到软开关所要求的谐振能量就较小，

不会增加循环能量。与典型开关电源大电容电压下导通电阻相同的竞争性器件相比，UniFET

II MOSFET系列器件的输出电容存储的能量要少大约35%。输出电容存储的能量基准如图2

所示。

图2：输出电容存储的能量谐振转换器的好处

程中，电荷被存储在二极管的P-N结中。当施加反向电压时，存储的电荷应释放掉以恢复到

阻塞状态。存储电荷通过两种现象释放：大反向电流的流动和重新结合。在这个过程中，二

极管中将产生很大的反向恢复电流