大功率LED照明電源解決方案

1、  大功率LED照明電源解決方案摘要：介紹采用PFC控制器CM6807和諧振半橋控制器CM6900的350W高效（>90%）高功率因數(shù)（>0.95）LED照明電源解決方案。該方案適用于直至1kW的電源供應器，可用于LED照明、LED路燈、大型LED看板和大功率體育場館照明等。美國"能源之星"等規(guī)范要求在任何功率電平上的離線式（off-line）LED照明電源具有高功率因數(shù)和高能效。對于普通照明用低功率LED驅(qū)動電源，采用基于專用控制器IC的單級功率因數(shù)校正（PFC）反激式電路拓撲是最基本的解決方案。這種拓撲結(jié)構(gòu)的特點是只使用一個功率開關，無需使用高壓電

2、解電容器。對于100200W的LED照明電源，人們通常采用PFC+反激式兩段式電路架構(gòu)。這種拓撲結(jié)構(gòu)的特點是PFC升壓變換器被置于反激式轉(zhuǎn)換器的前端，PFC與反激式轉(zhuǎn)換器各使用一個功率開關。而對于200W以上的大功率LED照明電源供應器，上述兩種拓撲結(jié)構(gòu)并不適用。行之有效的解決方案是選擇PFC與其電感-電感-電容（LLC）相結(jié)合的電路架構(gòu)。為了實現(xiàn)高效率，主變壓器二次側(cè)可以采用同步整流方案。在這里介紹一種采用這種方案的350W LED照明電源設計實例，以供讀者參考。1 系統(tǒng)技術規(guī)格與基本架構(gòu)1.1 350W LED驅(qū)動電源技術規(guī)格（1）輸入規(guī)格AC輸入電壓：85264 Vac;AC最

3、大輸入電流：5A;線路功率因數(shù)PF:>0.95（230Vac,滿載）；AC電源頻率：4763Hz;效率：>92%（230Vac,滿載）；工作溫度：50；工作環(huán)境：密閉；散熱方式：無風扇自然冷卻。（2）輸出規(guī)格輸出電壓Uo:3640V;輸出電流Io:510A;電壓紋波：0.3V;電流紋波：<0.1A;控制模式：恒定電壓/恒定電流。1.2 系統(tǒng)組成方框圖350W LED照明電源主要由EMI濾波器、基于連續(xù)導電模式（CCM）功率因數(shù)控制器CM6807的PFC升壓變換器、基于CM6900的LLC諧振半橋變換器及同步整流器等部分組成，圖1為其基本架構(gòu)方框圖。  &#

4、160; 2 實際電路基于CM6807和CM6900的350W LED照明電源電路如圖2所示。我們對系統(tǒng)中各個單元電路作簡要介紹。2.1 PFC升壓變換器與輔助電源350W LED照明電源的PFC升壓變換器與輔助電源電路如圖2（a）所示。（1）輸入級電路輸入級電路由EMI濾波器和橋式整流器組成。在圖2（a）中，電容C3、C4、C5和C11C14及電感元件T1、T2等，構(gòu)成輸入EMI濾波器；BR1為橋式整流器；FU1為保險絲；RT1為NTC熱敏電阻。EMI濾波器被用作限制和衰減共模與差模噪聲，RT1用作限制系統(tǒng)啟動時因?qū)Υ箅娙軨7充電引起的浪涌電流。（2）有源PFC升壓變換器功率因數(shù)控

5、制器U1（CM6807）、功率開關VT2、升壓電感器L1、升壓二極管VD3、輸入電容C9/C10、輸出電容C7、電流傳感電阻R4等，組成DC/DC有源PFC升壓變換器。PFC級電路工作在連續(xù)模式。輸入電流經(jīng)R5、R8和R13通過U1引腳檢測。輸出DC總線電壓（395V）經(jīng)分壓器R7、R10、R12和R13采樣，饋送至U1引腳FB.U1的引腳為電壓誤差放大器輸出，C17、C18和C21為補償網(wǎng)絡。通過PFC級的電流被R4感測，并經(jīng)R11和C20由U1引腳來檢測。U1引腳上的驅(qū)動輸出推動VT1/VT3和VT2.PFC升壓變換器的作用是在橋式整流器BR1的輸入端產(chǎn)生一個與AC輸入電壓趨于同相位的正弦

6、電流，能夠滿足IEC61000-3-2標準規(guī)定的諧波電流限制要求，系統(tǒng)功率因數(shù)遠高于0.95,并且在85264V的AC輸入電壓范圍內(nèi)能夠輸出一個395V的穩(wěn)定DC電壓。（3）啟動電路與偏置電源R5、R8、R6、R9、VT4、VD4和C16等，組成U1引腳上的肩動電路，U1一旦啟動，PFC進入操作狀態(tài)，U1引腳則由L1引腳與之間的輔助繞組、C1和C2、VD1和VD2、R15、VZ1、VT5及C16等組成的偏置電源供電。2.2 LLC半橋諧振功率級LLC半橋諧振功率級電路如圖2（b）所示。該功率級主電路由圖2 （c）所示的控制電路來控制。在圖2 （b）中，功率開關VT6、VT8、電容C23、電感L

7、3以及變壓器T3引腳與引腳之間的初級電感組成半橋LLC串聯(lián)諧振電路。T3二次側(cè)上的VT7和VT9組成同步整流器電路，可使LLC諧振半橋變換器的工作效率達96%以上，比傳統(tǒng)LLC諧振半橋功率級的效率提高4%5%。C25/C26、L4和C27/C28構(gòu)成LC濾波電路，可以保證DC輸出電壓紋波小于300mV.R23為輸出電流感測電阻。電源的DC輸出可以驅(qū)動350W的LED模塊或陣列。2.3 基于CM6900的恒壓/恒流（CV/CC）控制電路采用CM6900作半橋諧振控制器的CV/CC控制電路見圖2 （c）。（1）偏置電源圖2（a）中L1引腳與之間的輔助繞組，與圖2（c）中的C29/C30、VD7/V

8、D8、VZ2、VT14、R27和C31等，組成輸出12V的穩(wěn)壓電源，為U2（CM6900）和運放U3（LM358）等提供偏置。（2）控制與驅(qū)動電路在圖2（c）中，U2引腳外部的R32和C38設定振蕩器頻率。LED驅(qū)動電源的輸出電壓（+40V）經(jīng)電阻分壓器R26、R27和PR1取樣，反饋到U2的引腳，以執(zhí)行輸出電壓調(diào)節(jié)。流經(jīng)輸出電流感測電阻R23見圖2（b）的電流經(jīng)U3B放大150倍，并經(jīng)R42和R48分壓后，由U3A作緩沖器加入到輸出電壓的反饋回路，使輸出電流被控制在恒定值。VT19的門極與地之間連接一個開關S.當S關斷時，VT19導通，U3B的輸出被R42和R48、R46分壓至2.5V,使LED驅(qū)動電源輸出10A的最大恒流。當S接通時，VT19截止，U3B輸出被R42和R48分壓至1.25V,LED驅(qū)動電源輸出電流則為5A.U2引腳（14）和（13）上的輸出，通過晶體管VT10/VT11和VT12/VT13來驅(qū)動變壓器T4.T4的二次繞組輸出驅(qū)動圖2（b）半橋中的VT6/VT8.U2的引腳(12)和(13)上的輸出，通過VT14/VT15和VT16/VT18來驅(qū)動圖2（b）中的同步整流器VT7和VT9.3 結(jié)束語采用CCM功率因數(shù)控制器CM6807