準(zhǔn)諧振反激變換器為LED路燈照明的解決方案

比傳統(tǒng)光源，LED具有高效率、使用壽命長的特點(diǎn)。因此成為了降低室內(nèi)外能源消耗的照明首選。對于路燈照明而言更是如此。諧振變換器能夠提高電源效率，是最受歡迎的電源供應(yīng)拓?fù)渲?。LLC諧振變換器因提高大功率轉(zhuǎn)換效率和副邊整流管的低壓應(yīng)力而引發(fā)關(guān)注。

然而，復(fù)雜的設(shè)計(jì)和高制作成本使得LLC諧振變換器難以快速投入市場。LLC還面臨一個(gè)問題，那就是它是大型的環(huán)形電流，需要使用零電壓開關(guān)電源。LLC諧振變換器在輕載時(shí)會(huì)造成相對高功率的損耗。當(dāng)MOSFET的二極管性能不佳時(shí)，LLC諧振變換器會(huì)出現(xiàn)很多潛在的故障和問題。雙管反激變換器旨在解決LLC諧振變換器出現(xiàn)的問題，作為替代方案。由于在高側(cè)加了一個(gè)開關(guān)，再利用泄漏電感能量到輸入電流，以此提高效率。無緩沖電路和損耗。雙管反激拓?fù)溥m用于120W的開關(guān)電源供應(yīng)。下面將呈現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)格和測試結(jié)果的細(xì)節(jié)。

雙開關(guān)準(zhǔn)諧振反激拓?fù)?/strong>

雙開關(guān)準(zhǔn)諧振反激拓?fù)鋵?shí)際上是降低鉗位電路的損耗。此外，F(xiàn)L6300A的準(zhǔn)諧振工作模式降低開關(guān)損耗和保證高效率。圖1是所提出的雙開關(guān)準(zhǔn)諧振反激變換器的簡要圖解。FL7930B是有源功率因數(shù)校正(PFC)控制器，F(xiàn)L6300A是照明用準(zhǔn)諧振模式電流模式PWM控制器。FAN7382可對兩個(gè)高側(cè)和低側(cè)MOSFETs進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。新型600V385歐姆超結(jié)、D-PAK封裝的MOSFET應(yīng)用于PFC開關(guān)和反激開關(guān)中。傳統(tǒng)的單級開關(guān)反激變換器使用RCD鉗形電路，將泄漏電感能量轉(zhuǎn)為熱損耗。雙開關(guān)準(zhǔn)諧振反激拓再利用泄漏電感能量到輸入電流，將MOSFET的最高電壓鉗進(jìn)輸入電壓。限制MOSFET的最高電壓，鉗入輸入電壓有利于可靠性。在單級開關(guān)反激變換器中，很難控制MOSFET的最高電壓值，于是經(jīng)常出現(xiàn)超過電壓值的情況，造成短路或超載等故障。對MOSFET的最大電壓進(jìn)行限制，無需增加鉗位電路的功耗就能使變換器匝比和提高副邊整流管的低壓應(yīng)力。

圖1 建議轉(zhuǎn)換示意圖設(shè)計(jì)與評估

下面是雙管準(zhǔn)諧振反激變換器路燈應(yīng)用的規(guī)格指標(biāo)。輸入電壓的范圍涵蓋需寬泛，以此達(dá)到高效。額定功率定為120W，以順應(yīng)LED路燈的特有要求。設(shè)計(jì)指標(biāo)還盡可能取消笨重的散熱器。所有的功率器件都是表面封裝，封裝型號有D-PAK或者D2-PAK。

開關(guān)頻率的最小值設(shè)為45kHz.為了留有余地，DC的輸入電壓范圍從300V到430V?？紤]到漏源電壓的下降時(shí)間，MOSFET在工作狀態(tài)下為300V輸入電壓所設(shè)的最大值為0.45.這樣就確保了磁化電流的正確重置，以及漏源電壓降到輸入電壓后，觸發(fā)MOSFET導(dǎo)通。

圖2是根據(jù)輸入電壓和功率場效應(yīng)晶體管技術(shù)的效率測量結(jié)果。每個(gè)以D-PAK封裝的MOSFET都是最佳的Rds裝置。SuperFET?技術(shù)為600毫歐姆，SupreMOS技術(shù)為385毫歐姆。SupreMOSMOSFET由于其較小的開關(guān)損耗和在輸出電容儲(chǔ)存的能量不多，能夠極大提高系統(tǒng)效率。對于整個(gè)輸入電壓范圍來說，SupreMOS MOSFET至少能提高2%的效率。

圖2 系統(tǒng)效率使用熱成像相機(jī)測量裝置的操作溫度。由于沒有應(yīng)用散熱器在表面的安裝裝置中，確保操作溫度在可接受的范圍這一步驟就變得格外重要。如圖3所示，在90V的輸入電壓，70攝氏度以下的條件下，所有的功率器件能夠良好的工作。