配置背光的一種標準方法是使用兩個分立式器件：一個采用DPAK封裝的100VMOSFET，以及一個同樣采用DPAK封裝的100V肖特基二極管。LED背光單元中，肖特基二極管的高漏電流可能會造成一些問題，尤其在較高溫度下。某些客戶曾遇到量產(chǎn)時肖特基二極管出現(xiàn)泄漏故障的問題。改善泄漏故障的一種方法是將肖特基二極管的額定電壓從100V增加到120V，但系統(tǒng)溫度較高時，漏電流依然是個問題。
飛兆半導體的設(shè)計團隊開發(fā)了一種替代方法，即采用100VBoostPak解決方案。BoostPak系列(圖1)在單封裝內(nèi)集成兩個器件：一個100VMOSFET和一個150VNP二極管。
圖1.BoostPak在單封裝內(nèi)集成100VMOSFET和150VNP二極管
BoostPak系列采用5引腳DPAK單封裝。N溝道MOSFET針對最大程度降低導通電阻并保持出色的開關(guān)性能而設(shè)計。NP二極管為超快速整流器，帶低正向?qū)▔航?，具有出色的開關(guān)性能。相比肖特基二極管，它具有低得多的漏電流，在高溫應(yīng)用中提供更高的系統(tǒng)可靠性。
相比雙分立器件解決方案，BoostPak方案的尺寸更小，可節(jié)省多達20mm2的PCB空間。使用單封裝而非兩個封裝還意味著裝配更方便、系統(tǒng)成本更低。
BoostPak系列提供兩種版本，一種額定輸出功率為25W，另一種額定值為40W。表1列出詳細信息。
表1.BoostPak裝配規(guī)格
更高溫度下的性能更佳
圖2：二極管漏電流比較
我們想要知道NP二極管的漏電流到底有多低，因此我們進行了一些測試。測試結(jié)果如圖2所示。
與100V、5A肖特基二極管相比，150V、5ABoostPak系列NP二極管在所有條件下的額定漏電流值低得多，但兩者在高溫下差別極大。隨著溫度上升，肖特基二極管的漏電流以極快的速度增加，而相比之下NP二極管的漏電流依然較低。
BoostPak系列的NP二極管采用絕佳的生命周期控制工藝制成，以實現(xiàn)極快速的反向恢復時間和合理的正向壓降(VF(典型值)：0.9V，條件為IF=5A、TJ=100度)
圖3：對反向恢復時間進行了比較
實際設(shè)計
下一步，我們將驗證BoostPak系列能夠在實際設(shè)計中限制漏電流，因此我們開發(fā)了一款評估板，并在多種條件下進行測試。圖4為基本設(shè)計，BoostPak系列高亮顯示。
圖4.LED背光中的BoostPak
該設(shè)計針對35W升壓拓撲，使用連續(xù)電流模式(CCM)操作。輸入電壓范圍為20.4V至27.6V，采用單通道直流輸出，恒定電流值為640mA(55V)。我們采用BoostPak系列的FDD8500N10LD版本。
在CCM操作期間，二極管反向恢復電流增加MOSFET的導通損耗。NP二極管提供低反向恢復電流，對MOSFET的影響更小。
測試溫度與EMI
我們在設(shè)計BoostPak產(chǎn)品時，牢記兩個目標。首先，我們希望將器件殼的工作溫度保持在65℃以下。其次，我們希望滿足電磁干擾(EMI)的通用規(guī)格，將EMI保持在CISPR22B類標準規(guī)定的限值以下。
我們測量了飽和溫度。如表2所示，在24V輸入電壓(VIN)的情況下，BoostPak系列溫度保持在61.5℃，低于65℃的目標。
表2.VOUT=55V(35W)時的測試結(jié)果
接著，我們通過檢查五串LED負載時的輻射量，測試EMI。圖5顯示VIN為24V時的結(jié)果。
圖5.輻射量：VIN=24V
在30MHz至1000MHz的子頻率范圍內(nèi)，輻射量遠低于CISPR22B類的額定限值。
結(jié)論
測試結(jié)果顯示飛兆半導體的BoostPak系列(以單個100VBoostPak替代100VMOSFET和100V肖特基二極管)低漏電流二極管滿足工作溫度下必須的性能和EMI要求。同時，使用BoostPak系列可讓設(shè)計的尺寸更小、更緊湊，并且更易于組裝。在成本競爭型應(yīng)用中，如屏幕尺寸小于40英寸的LED電視機，這些優(yōu)勢可讓產(chǎn)品脫穎而出。BoostPak方法還可節(jié)省其他應(yīng)用的成本，比如LED照明系統(tǒng)和升壓/降壓操作DC-DC轉(zhuǎn)換器。
