PolyZen设备在LED应用中保护EOS的功能分析

本应用笔记介绍了 PolyZen 设备在 LED 应用中保护 EOS 的功能。这篇文章指出，PolyZen 设备可以帮助降低 EOS 能量水平，降低复杂性和成本，提供多功能可复位保护，提供节省空间和成本的替代方案。

随着当今对提高节能和降低功耗的需求不断增长，发光二极管（或 LED）已成为下一代照明应用的首选解决方案。因此，人们越来越关注防止 EOS（电气过应力）事件造成的损坏，EOS 事件具体指 LED 应用可能受到的任何不良电压、电流或功率。

当 EOS 事件超过设计规范的最大要求时，LED 应用很容易受到损坏。EOS 事件通常是短暂的；这意味着它们发生的时间很短，通常不到一秒，并且通常被称为尖峰（例如，电流尖峰或电压尖峰）。但是，EOS 事件可以是永久性的，例如将电池向后插入电池供电的 LED 手电筒。任何单个 EOS 事件，无论持续时间长短，或任何数量的事件，都有可能对 LED 造成损坏。这种损坏可以表现为立即故障或在 EOS 事件后数小时内发生的故障。

PolyZen 集成方法

PolyZen 器件集成了一个精密齐纳二极管和一个 PolySwitch PPTC（聚合物正温度系数）器件，它们是热键合的。本质上，PolyZen 器件提供了一个热保护齐纳二极管，在单个封装中提供了多种优势。PolyZen 系列产品包括两个设备系列，部件号以“LS”和/或“CE”结尾。每个系列都提供不同齐纳电压 (Vz)、PPTC 保持电流 (IHOLD) 和输入电压额定值 (Vintmax – 称为 VIN) 选项的组合。这一系列选项为设计人员提供了多种器件，可用于需要过流/过压保护的各种实际应用。PolyZen 产品示意图和相关术语定义如图 1 所示。

PolyZen 产品示意图及相关术语定义

PolyZen 设备可用于空间受限的设计。它们的热保护精密齐纳二极管可以帮助保护电子设备免受电压瞬变、反向偏置​​、过流和电源使用不当引起的故障。主要优势包括多个器件的可用性、小尺寸、单个表面贴装组件、可重置性以及提供超越分立器件性能的多功能保护。

PolyZen 设备：工作原理

当使用 PolyZen 器件的应用中发生过压故障时，器件的齐纳二极管和 PPTC 协同工作以帮助提供保护。发生保护是因为当齐纳二极管接近钳位电压时，流经齐纳二极管的电流会导致其温度升高。由于 PPTC 是热粘合的，它也暴露在温度升高的环境中。这会导致它跳闸或进入高阻状态。设备的 IOUT 和 IFLT 将大大降低，不仅保护 PolyZen 设备，还保护下游电子设备。

过压故障保护在齐纳钳位时发生，无论二极管是正向偏置还是反向偏置。TE 电路保护在 PolyZen 设备中利用精密齐纳二极管，因为它允许电流在任一方向流动。

通用 PolyZen 设备的应用框图如图 2 所示。

PolyZen 设备典型应用框图

图 3 显示了特定 PolyZen 器件的典型故障响应。在此示例中，PolyZen 器件（部件号 ZEN056V130A  24CE）集成了一个 5.6V 齐纳二极管 (Vz)、一个 1.3A IHOLD PPTC 和一个 24V VIN（指定作为 Vintmax 但缩短为 VIN）。VIN 连接到 24V、10A 限流电源且 IOUT=0。当故障电流在 24V 过压 (VIN) 故障下通过系统时，PolyZen 器件的精密齐纳二极管将输出电压钳位在齐纳钳位电压 Vz (~5.6V) 以保护负载电路。同时，PPTC 器件跳闸，切断电流以帮助保护齐纳二极管以及整个电路。

PolyZen 设备的典型故障响应

LED应用中的EOS故障

LED 应用中 EOS 故障的典型情况是电源输出不稳定、过压/过流条件产生的噪声、组件退化以及热插拔应用中的电流浪涌。

如前所述，EOS 故障通常是暂时的，但也可能是永久性的。基本上，当电压或电流尖峰（即 EOS 故障）的能量超过 LED 的指定设计值时，就会损坏 LED。EOS 故障会导致 LED 立即损坏，或者在某些情况下，仅在 EOS 事件存在一段时间后才会导致故障。

编辑：hfy