飛兆半導體工程師張強介紹功率半導體市場及應用

日前，飛兆半導體工程師張強向媒體介紹了當前功率半導體市場和飛兆半導體豐富的功率解決方案。他認為，法規、政策和環保意識正在全球市場發展。主要包括以下方面：能效標識和能源效率；馬達控制應用中采用變頻技術；從傳統照明轉變到LED/CFL照明。以地區來看，包括歐盟的建筑物能效指令(Energy Performance of Building Directive，EPBD)，從2019年起所有新建筑物必須達到零能耗；歐盟的新能源標識體系要求從2010年7月起禁止銷售B級以下的產品，2013/14年7月后僅可銷售A-20%和A-40%產品。美國收緊能源之星標準(如對于空調, SEER12 [1]SEER16)。中國新能效標識體系從2010 年6月起實施。日本從2006年起實施采用年度績效因素(Annual Performance Factor，APF)的‘領跑者’計劃。為此，清潔能源和IT的進步正在創造全新的市場，如可再生能源、PV變頻器；智能電網、電動汽車充電器和智能電表等。

越來越多的能耗標識

張強在介紹照明應用時表示，照明的設計挑戰是提高能源效率，延長系統壽命，減少使用期成本。方法是用熒光燈、發光二極管(LED)、或高壓氣體放電燈(HID)代替白熾燈，從而顯著提高能效；采用集成電路等解決方案能夠減少元件數目和總體成本，簡化鎮流器設計，減少開關損耗及改進調光能力。

LED細分市場

飛兆半導體的功率解決方案包括：鎮流器控制IC、綠色FPS™、IGBT、HVIC、功率MOSFET、PFC/PWM控制器、整流器、晶體管、STEALTH™ 二極管/齊納二極管、光耦合器、馬達、飛兆功率開關(FPS™)等，有助于提高能源效率，簡化設計，減少系統成本。例如采用電子控制的變頻電機可提供高達60%的能源效率；飛兆半導體智能功率模塊(Smart Power Modules，SPM®)等解決方案可讓設計人員可靠快速地進入市場。

計算領域的設計挑戰是提高能源效率，改進系統性能并減少尺寸/重量。飛兆半導體提供經優化的分立或集成功率管理/功率控制解決方案，解決來自電源、主機板或風扇的高能耗電路問題。飛兆半導體的解決方案包括：TinyBuck™集成開關式穩壓器、MOSFET(小和大功率)、MOSFET驅動器(DrMOS)、DC-DC控制器、數據交換機、邏輯器件、IntelliMAX™負載開關、二極管、晶體管、運算放大器、背光變頻器、飛兆功率開關(FPSTM)、PFC IC等。

張強特別指出，在LED應用中發熱對LED壽命的影響非常明顯。LED壽命非常取決于燈具能否保持冷卻狀態。長期處于高溫之下，LED壽命會嚴重縮短；大多數制造商建議工作溫度為85℃以達到較長壽命(100,000小時)；設計人員正嘗試獲得較大光輸出，這促使他們使用更大的電流，反過來會造成更高的工作溫度。由于低質量產品泛濫，這些產品初期亮度高但使用壽命提前失效，使得行業聲譽處于險境。

LED照明的各種要求

為了應對這些挑戰，飛兆半導體公司為大、中、小功率范圍LED照明應用提供廣泛的LED照明解決方案。飛兆半導體解決方案的特點是在單一IC上高度集成各種元件，配合高效和先進的電路拓撲，廣泛應用于1W或以上功率范圍照明應用。飛兆半導體備可為大、中、小功率范圍的LED照明應用提供高能效的多種拓撲技術解決方案。這些解決方案具有高功率因數和低總體諧波失真，能夠延長系統使用壽命，并降低使用期間的成本，同時滿足國際能源法規的要求。

這些LED照明解決方案具有高集成度，可以幫助設計人員滿足苛刻的電路板空間要求，簡化產品設計并降低總體材料清單（BOM）成本。

飛兆半導體利用了照明和功率管理方面的核心專有技術，提供用于LED照明應用的多種拓撲，包括：初級端調節（PSR）反激式；單級功率因數校正（PFC）反激式；PFC+準諧振（QR）反激式和LLC半橋解決方案。

PSR反激式解決方案瞄準功率<20W的LED照明應用：在這些設計中，燈具的尺寸較小，并且成本壓力很高。為了解決這一問題，飛兆半導體的PSR技術提供TRUECURRENT技術和獨特的專利技術，在包含MOSFET （1A/700VVDMOS）的多芯片封裝選件（7SOP/DIP）中達到領先的CV/CC性能。設計人員也可選擇PSR控制器加一個外部MOSFET的方案。通過使用針對5W到20W功率范圍LED燈的PSR反激式解決方案，設計人員能夠達到高能效（相比先前方法提高80%），并可省去次級反饋電路，降低材料清單成本，簡化設計和節省PCB空間。

飛兆半導體用于20W~50W應用的單級PFC反激式解決方案：相比傳統的解決方案，這些照明應用要求在有限的空間內達到高功率因數，以及更高的效率和可靠性。

飛兆半導體為單級反激式設計提供一個CRM PFC 控制器， 適用于10W ~ 50W LED下射燈和20W~50W LEDL-light,這項高效方案能夠提供高功率因數和低THD性能，無需增添元件，從而減少了BOM數量。此外，這一方案無需大容量電容器，能夠進一步延長系統壽命。

適合<100W功率范圍應用的PFC+ QR反激式技術：設計人員采用標準解決方案，每每面臨BOM元件數量多、成本高和系統效率低的問題。有見于此，飛兆半導體提供一個具有高系統效率和高可靠性的QR反激式解決方案，并使用CRMPFC前端以獲得高功率因數和低THD.通過集成，這一拓撲能夠減少BOM數量，降低成本并節省空間，可讓設計人員實現小型應用設計。PFC+QR反激式技術非常適用于平板燈、LED街燈、工業用燈、舞臺燈、外墻燈和招牌燈應用。

為了簡化LED燈具設計，飛兆半導體LED解決方案減少了額外器件以節省PCB空間，為終端應用提供了高可靠性，高效率并降低了使用期間的成本。此外，飛兆半導體提供所需的系統專有技術和設計工具，幫助設計人員將其LEDIC產品更快地推向市場。

用于<400W照明應用的LLC半橋解決方案：這些應用一般具有BOM器件數量多、成本高、系統效率低且可靠性差，以及設計復雜等問題。為解決這些應用難題，飛兆半導體推出LLC半橋解決方案，將內置MOSFET、快速恢復二極管（trr=120ns） 和高端柵極驅動器三個芯片集成在一個封裝中。這個設計方案具有高達300kHz的工作頻率，并在輕負載條件下通過脈沖跳躍（pulseskipping）來限制頻率。LLC半橋解決方案具有高系統效率，高可靠性，同時降低了BOM成本并簡化了設計，該方案適用于LED街燈照明，工業用燈，舞臺燈，外墻燈和招牌燈設計。

飛兆半導體為所有類型的照明應用提供解決方案，包括線性熒光燈鎮流器、緊湊型熒光燈鎮流器、LED和HID,其產品系列范圍廣泛，從分立元器件到包含PFC控制器、鎮流器控制IC、高壓柵極驅動器和MOSFET的集成式解決方案。飛兆半導體致力于推動節約能源和滿足較嚴苛的能效法規要求，開發出一系列創新產品，能夠較大限度地提升性能，同時減少電路板空間需求，降低設計復雜性和系統成本。而且，飛兆半導體擁有由在線支持工具、現場應用工程師及多個配備功率工程師的區域中心組成的全球功率資源中心（GlobalPower ResourceSM Center），建立客戶產品設計技術支持的行業典范。