LED路燈電源設(shè)計(jì)

LED 比傳統(tǒng)燈泡和燈更高效。它們無(wú)需預(yù)熱時(shí)間即可達(dá)到亮度，這使得它們比熒光燈更好。這些裝置可以組裝并用于照明燈具。憑借提到的所有這些功能，LED 非常適合用于街道照明應(yīng)用。

LED 比傳統(tǒng)燈泡和燈更高效。它們無(wú)需預(yù)熱時(shí)間即可達(dá)到亮度，這使得它們比熒光燈更好。這些裝置可以組裝并用于照明燈具。憑借提到的所有這些功能，LED 非常適合用于街道照明應(yīng)用。
本應(yīng)用筆記介紹了 LED 街道照明的 150W 額定值設(shè)計(jì)指南。該應(yīng)用設(shè)計(jì)由 CRM PFC 和 LLC SRC 組成，使用 FL7930B 和 FAN7621S 實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)和高功率轉(zhuǎn)換效率。為了驗(yàn)證應(yīng)用板和方案的有效性，實(shí)施了演示板 150W (103V/1.46A) AC-DC 轉(zhuǎn)換器，其結(jié)果在本應(yīng)用筆記中介紹。在 CRM 有源 PFC 中，的拓?fù)涫巧龎恨D(zhuǎn)換器。這是因?yàn)樯龎恨D(zhuǎn)換器可以具有連續(xù)輸入電流，可以通過(guò)峰值電流模式控制技術(shù)進(jìn)行操縱，以強(qiáng)制峰值電流跟蹤線路電壓的變化。FAN7930B 是一款有源功率因數(shù)校正 (PFC) 控制器，適用于在臨界導(dǎo)通模式 (CRM) 下運(yùn)行的升壓 PFC 應(yīng)用。

圖1顯示了典型的應(yīng)用電路，前端采用CRM PFC轉(zhuǎn)換器，后端采用LLC SRC DC-DC轉(zhuǎn)換器。FL7930B 和 FAN7621S 在 150W 額定應(yīng)用中以中等功率實(shí)現(xiàn)高效率，其中 CRM 和 LLC SRC 兩級(jí)運(yùn)行顯示出性能。與連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器相比，CRM 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器可以在輕型和中等額定功率下實(shí)現(xiàn)更高的效率。這些好處源自消除了升壓二極管和零電流開(kāi)關(guān) (ZCS) 的反向恢復(fù)損耗。LLC SRC DC-DC 轉(zhuǎn)換器比傳統(tǒng)的硬開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了更高的效率。FL7930B 提供受控導(dǎo)通時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)輸出直流電壓并實(shí)現(xiàn)自然功率因數(shù)校正。FAN7621S 包括高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電路、的電流控制振蕩器、頻率限制電路、軟啟動(dòng)和內(nèi)置保護(hù)。高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路具有共模噪聲消除能力，保證穩(wěn)定運(yùn)行并具有出色的抗噪聲能力。使用零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開(kāi)關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。使用零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開(kāi)關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。使用零電壓開(kāi)關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開(kāi)關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。

BCM PFC 預(yù)調(diào)節(jié)器的基本操作

升壓轉(zhuǎn)換器廣泛使用的工作模式是連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 和邊界導(dǎo)通模式 (BCM)。這兩個(gè)描述性名稱指的是流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器的儲(chǔ)能電感器的電流，如圖 2 所示。正如名稱所示，CCM 中的電感器電流是連續(xù)的；而在BCM中，當(dāng)電感電流返回到零時(shí)，新的開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始，這是連續(xù)導(dǎo)通和不連續(xù)導(dǎo)通操作的邊界。盡管 BCM 操作在電感器和開(kāi)關(guān)器件中具有較高的 RMS 電流，但它可以為 MOSFET 和二極管提供更好的開(kāi)關(guān)條件。如圖2所示，消除了二極管反向恢復(fù)，并且不需要快速恢復(fù)二極管。MOSFET 也以零電流導(dǎo)通，

BCM PFC 的基本思想是每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中電感電流從零開(kāi)始，如圖 3 所示。當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器的功率晶體管導(dǎo)通固定時(shí)間時(shí)，峰值電感電流與輸入成正比。電壓。由于電流波形為三角波；每個(gè)開(kāi)關(guān)周期的平均值與輸入電壓成正比。在正弦輸入電壓中，轉(zhuǎn)換器的輸入電流以非常高的精度跟隨輸入電壓波形，并從源提取正弦輸入電流。這種行為使得 BCM 運(yùn)行中的升壓轉(zhuǎn)換器成為功率因數(shù)校正的理想選擇。

圖 4 顯示了 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間和開(kāi)關(guān)頻率如何隨著輸出功率降低而變化。當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，如圖 4 右側(cè)所示，峰值電感器電流會(huì)隨著 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間的縮短而減小，因此開(kāi)關(guān)頻率會(huì)增加。由于這會(huì)在輕負(fù)載條件下導(dǎo)致嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)損耗，并且啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)高的開(kāi)關(guān)頻率操作，因此 FL7930B 的開(kāi)關(guān)頻率被限制為 300kHz。由于具有可變開(kāi)關(guān)頻率的 BCM PFC 轉(zhuǎn)換器的濾波器和電感器的設(shè)計(jì)應(yīng)在頻率條件下進(jìn)行，因此值得研究 BCM PFC 轉(zhuǎn)換器的頻率如何隨工作條件變化。
LLC 諧振轉(zhuǎn)換器的考慮
在開(kāi)關(guān)模式電源中獲得不斷增加的功率密度的嘗試受到無(wú)源元件尺寸的限制。在較高頻率下運(yùn)行可大大減小變壓器和濾波器等無(wú)源元件的尺寸；然而，開(kāi)關(guān)損耗一直是高頻操作的障礙。為了減少開(kāi)關(guān)損耗并允許高頻操作，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了諧振開(kāi)關(guān)技術(shù)。這些技術(shù)以正弦方式處理功率，并且開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行軟換向。因此，可以顯著降低開(kāi)關(guān)損耗和噪聲。

為了克服串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的局限性，人們提出了 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器。LLC 諧振轉(zhuǎn)換器是一種改進(jìn)的 LC 串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，通過(guò)在變壓器初級(jí)繞組上放置一個(gè)并聯(lián)電感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖 6 所示。當(dāng)這種拓?fù)涫状翁岢鰰r(shí)，由于增加具有并聯(lián)電感器的初級(jí)側(cè)的循環(huán)電流有利于電路運(yùn)行。然而，它可以非常有效地提高高輸入電壓應(yīng)用的效率，其中開(kāi)關(guān)損耗比傳導(dǎo)損耗更占主導(dǎo)地位。