基于LLC諧振的LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)大功率LED路燈照明應(yīng)用，使用諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決驅(qū)動(dòng)電源的效率問(wèn)題。驅(qū)動(dòng)電路前級(jí)采用臨界電流模式(BCM)下的升壓(Boost)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)AC／DC變換和PFC功能，后級(jí)采用LLC半橋拓?fù)錁?gòu)建DC／DC恒流源。兩級(jí)結(jié)構(gòu)能充分利用Boost和LLC的高效率特性，從而使整體效率較高。介紹了電路工作原理和基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)討論了主要磁芯元件的設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上制作了樣機(jī)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用諧振拓?fù)涞膬杉?jí)結(jié)構(gòu)降低了開關(guān)損耗，可以高效率的驅(qū)動(dòng)LED路燈。
關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)電源；發(fā)光二極管；高效率

1 引言
LED驅(qū)動(dòng)電源效率的要求正在不斷提高，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)(或硬開關(guān))反激式拓?fù)浜碗p開關(guān)正激拓?fù)湟呀?jīng)逐漸被諧振或準(zhǔn)諧振拓?fù)渌〈?br /> 電感、電感、電容(LLC)三元件諧振變換器可實(shí)現(xiàn)全功率范圍內(nèi)主開關(guān)管零電壓開關(guān)，次級(jí)整流二極管零電流開關(guān)，極大地降低了電路開關(guān)損耗，從而成為解決電源效率問(wèn)題極具潛力的方案。此處應(yīng)用LLC諧振半橋拓?fù)渥鳛镈C／DC變換，結(jié)合前級(jí)Boost模式的AC／DC電路，開發(fā)了一種大功率，高效率的LED驅(qū)動(dòng)電源。

2 原理介紹
電路采取PFC+LLC半橋的兩級(jí)變換方案，其中PFC電路除了控制諧波外還具有電壓調(diào)整功能，以便于控制諧振部分的頻率變化范圍，LLC半橋采用開關(guān)恒流源設(shè)計(jì)方案，即反饋控制中引入電流環(huán)，相比其他恒壓電源+恒流模塊的方式具有更好的效率表現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)如圖1所示。

PFC預(yù)調(diào)節(jié)器以Boost拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，在BCM模式下，以L6562作為控制器。BCM Boost的一大優(yōu)勢(shì)是，能夠在下一個(gè)開關(guān)周期開始之前感測(cè)Boo st電感的去磁，使開關(guān)管零電流導(dǎo)通。后級(jí)LLC半橋諧振變換器的原理示意圖如圖2所示。由4部分構(gòu)成：①方波發(fā)生部分，其作用是將輸入的直流電壓斬波為方波；②諧振網(wǎng)絡(luò)部分，提供一個(gè)隨頻率可調(diào)的電壓增益，同時(shí)得到諧振電流和電壓的相位差保證開關(guān)管ZVS的實(shí)現(xiàn)；③理想變壓器部分實(shí)現(xiàn)電壓變比的作用；④輸出整流部分得到直流功率輸出。

LLC諧振半橋的控制芯片采用FSFR2100集成控制芯片，該芯片內(nèi)置高壓MOSFET，反饋端RT通過(guò)鏡像電流源調(diào)整開關(guān)頻率來(lái)調(diào)整諧振網(wǎng)絡(luò)輸出電壓。此外FSFR2100芯片自帶過(guò)溫、過(guò)壓保護(hù)，并且可以通過(guò)設(shè)置RT端電阻來(lái)限制開關(guān)頻率范圍，從而確保整個(gè)電路的可靠性。