大功率LED照明電源設計方案

　　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（》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和高能效。對于普通照明用低功率LED驅動電源，采用基于專用控制器IC的單級功率因數校正（PFC）反激式電路拓撲是最基本的解決方案。這種拓撲結構的特點是只使用一個功率開關，無需使用高壓電解電容器。對于100~200W的LED照明電源，人們通常采用PFC+反激式兩段式電路架構。這種拓撲結構的特點是PFC升壓變換器被置于反激式轉換器的前端，PFC與反激式轉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，上述兩種拓撲結構并不適用。行之有效的解決方案是選擇PFC與其電感-電感-電容（LLC）相結合的電路架構。為了實現高效率，主變壓器二次側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

　　1.1 350W LED驅動電源技術規(guī)格

　?。?）輸入規(guī)格

　　AC輸入電壓：85~264 Vac;

　　AC最大輸入電流：5A;

　　線路功率因數PF：》0.95（230Vac，滿載）；

　　AC電源頻率：47~63Hz;

　　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。

　?。?）輸出規(guī)格

　　輸出電壓Uo:36~40V;

　　輸出電流Io:5~10A;

　　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為其基本架構方框圖。

　　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。

　?。?）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C11~C14及電感元件T1、T2等，構成輸入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)啟動時因對大電容C7充電引起的浪涌電流。

　?。?）有源PFC升壓變換器

　　功率因數控制器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R5、R8和R13通過U1引腳②檢測。輸出DC總線電壓（395V）經分壓器R7、R10、R12和R13采樣，饋送至U1引腳FB.U1的引腳④為電壓誤差放大器輸出，C17、C18和C21為補償網絡。通過PFC級的電流被R4感測，并經R11和C20由U1引腳③來檢測。U1引腳⑨上的驅動輸出推動VT1/VT3和VT2.PFC升壓變換器的作用是在橋式整流器BR1的輸入端產生一個與AC輸入電壓趨于同相位的正弦電流，能夠滿足IEC61000-3-2標準規(guī)定的諧波電流限制要求，系統(tǒng)功率因數遠高于0.95，并且在85~264V的AC輸入電壓范圍內能夠輸出一個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⑧上的肩動電路，U1一旦啟動，PFC進入操作狀態(tài)，U1引腳③則由L1引腳③與④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。