摘要:针对大功率LED路灯照明应用,使用谐振拓扑结构解决驱动电源的效率问题。驱动电路前级采用临界电流模式(BCM)下的升压(Boost)拓扑实现AC/DC变换和pFC功能,后级采用LLC半桥拓扑构建DC/DC恒流源。两级结构能充分利用Boost和LLC的高效率特性,从而使整体效率较高。介绍了电路工作原理和基本结构,详细讨论了重要磁芯元件的设计方法。在此基础上制作了样机,实验结果表明,采用谐振拓扑的两级结构降低了开关损耗,可以高效率的驱动LED路灯。关键词:驱动电源;发光二极管;高效率1引言LED驱动电源效率的要求正在不断提高,传统的标准(或硬开关)反激式拓扑和双开关正激拓扑已经逐渐被谐振或准谐振拓扑所取代。电感、电感、电容(LLC)三元件谐振变换器可实现全功率范围内主开关管零电压开关,次级整流二极管零电流开关,极大地降低了电路开关损耗,从而成为解决电源效率问题极具潜力的方法。此处应用LLC谐振半桥拓扑作为DC/DC变换,结合前级Boost模式的AC/DC电路,开发了一种大功率,高效率的LED驱动电源。
2原理介绍电路采取pFC+LLC半桥的两级变换方法,其中pFC电路除了控制谐波外还具有电压调整功能,以便于控制谐振部分的频率变化范围,LLC半桥采用开关恒流源设计方法,即反馈控制中引入电流环,相比其他恒压电源+恒流模块的方式具有更好的效率表现。驱动电源结构如图1所示。
pFC预调节器以Boost拓扑实现,在BCM模式下,以L6562作为控制器。BCMBoost的一大优势是,能够在下一个开关周期开始之前感测Boost电感的去磁,使开关管零电流导通。后级LLC半桥谐振变换器的原理示意图如图2所示。由4部分构成:①方波发生部分,其用途是将输入的直流电压斩波为方波;②谐振网络部分,供应一个随频率可调的电压增益,同时得到谐振电流和电压的相位差保证开关管ZVS的实现;③理想变压器部分实现电压变比的用途;④输出整流部分得到直流功率输出。
LLC谐振半桥的控制芯片采用FSFR2100集成控制芯片,该芯片内置高压MOSFET,反馈端RT通过镜像电流源调整开关频率来调整谐振网络输出电压。此外FSFR2100芯片自带过温、过压保护,并且可以通过设置RT端电阻来限制开关频率范围,从而确保整个电路的可靠性。