大功率LED照明电源解决方案(精)

大功率大功率LED照明照明电电源解决方案源解决方案 摘要 介绍采用PFC控制器CM6807和谐振半桥控制器CM6900的350W高效 90 高功率 因数 0 95 LED照明电源解决方案 该方案适用于直至1kW的电源供应器 可用于LED照 明 LED路灯 大型LED看板和大功率体育场馆照明等 美国 能源之星 等规范要求在任何功率电平上的离线式 off line LED照明电源具有高功率因数和高能效 对于普通照明用低功率LED驱动电源 采用基 于专用控制器IC的单级功率因数校正 PFC 反激式电路拓扑是最基本的解决方案 这种拓扑 结构的特点是只使用一个功率开关 无需使用高压电解电容器 对于100 200W的LED照明电 源 人们通常采用PFC 反激式两段式电路架构 这种拓扑结构的特点是PFC升压变换器被置 于反激式转换器的前端 PFC与反激式转换器各使用一个功率开关 而对于200W以上的大功 率LED照明电源供应器 上述两种拓扑结构并不适用 行之有效的解决方案是选择PFC与其电 感 电感 电容 LLC 相结合的电路架构 为了实现高效率 主变压器二次侧可以采用同步整流方案 在这里介绍一种采用这种方案的350W LED照明电源设计实例 以供读者参考 1 系系统统技技术规术规格与基本架构格与基本架构 1 1 350W LED驱动电源技术规格 1 输入规格 AC输入电压 85 264 Vac AC最大输入电流 5A 线路功率因数PF 0 95 230Vac 满载 AC电源频率 47 63Hz 效率 92 230Vac 满载 工作温度 50 工作环境 密闭 散热方式 无风扇自然冷却 2 输出规格 输出电压Uo 36 40V 输出电流Io 5 10A 电压纹波 0 3V 电流纹波 0 1A 控制模式 恒定电压 恒定电流 1 2 系统组成方框图 350W LED照明电源主要由EMI滤波器 基于连续导电模式 CCM 功率因数控制器CM6807的PFC 升压变换器 基于CM6900的LLC谐振半桥变换器及同步整流器等部分组成 图1为其基本架 构方框图 2 实际电实际电路路 基于CM6807和CM6900的350W LED照明电源电路如图2所示 我们对系统中各个单元电路作简要介绍 2 1 PFC升压变换器与辅助电源 350W LED照明电源的PFC升压变换器与辅助电源电路如图2 a 所示 1 输入级电路 输入级电路由EMI滤波器和桥式整流器组成 在图2 a 中 电容C3 C4 C5和C11 C14及 电感元件T1 T2等 构成输入EMI滤波器 BR1为桥式整流器 FU1为保险丝 RT1为NTC热 敏电阻 EMI滤波器被用作限制和衰减共模与差模噪声 RT1用作限制系统启动时因对大电容 C7充电引起的浪涌电流 2 有源PFC升压变换器 功率因数控制器U1 CM6807 功率开关VT2 升压电感器L1 升压二极管VD3 输入电容 C9 C10 输出电容C7 电流传感电阻R4等 组成DC DC有源PFC升压变换器 PFC级电路工 作在连续模式 输入电流经R5 R8和R13通过U1引脚 检测 输出DC总线电压 395V 经 分压器R7 R10 R12和R13采样 馈送至U1引脚FB U1的引脚 为电压误差放大器输出 C 17 C18和C21为补偿网络 通过PFC级的电流被R4感测 并经R11和C20由U1引脚 来检 测 U1引脚 上的驱动输出推动VT1 VT3和VT2 PFC升压变换器的作用是在桥式整流器BR1 的输入端产生一个与AC输入电压趋于同相位的正弦电流 能够满足IEC61000 3 2标准规定的谐波电流限制要求 系统功率因数远高于0 95 并且在85 264V的AC输入电压范 围内能够输出一个395V的稳定DC电压 3 启动电路与偏置电源 R5 R8 R6 R9 VT4 VD4和C16等 组成U1引脚 上的肩动电路 U1一旦启动 PFC 进入操作状态 U1引脚 则由L1引脚 与 之间的辅助绕组 C1和C2 VD1和VD2 R15 VZ1 VT5及C16等组成的偏置电源供电 2 2 LLC半桥谐振功率级 LLC半桥谐振功率级电路如图2 b 所示 该功率级主电路由图2 c 所示的控制电路来控制 在图2 b 中 功率开关VT6 VT8 电容C23 电感L3以及变压器T3引脚 与引脚 之间的初级 电感组成半桥LLC串联谐振电路 T3二次侧上的VT7和VT9组成同步整流器电路 可使LLC谐 振半桥变换器的工作效率达96 以上 比传统LLC谐振半桥功率级的效率提高4 5 C25 C26 L4和C27 C28构成LC滤波电路 可以保证DC输出电压纹波小于300mV R23为输出 电流感测电阻 电源的DC输出可以驱动350W的LED模块或阵列 2 3 基于CM6900的恒压 恒流 CV CC 控制电路 采用CM6900作半桥谐振控制器的CV CC控制电路见图2 c 1 偏置电源 图2 a 中L1引脚 与 之间的辅助绕组 与图2 c 中的C29 C30 VD7 VD8 VZ2 VT 14 R27和C31等 组成输出12V的稳压电源 为U2 CM6900 和运放U3 LM358 等提供 偏置 2 控制与驱动电路 在图2 c 中 U2引脚 外部的R32和C38设定振荡器频率 LED驱动电源的输出电压 40 V 经电阻分压器R26 R27和PR1取样 反馈到U2的引脚 以执行输出电压调节 流经输 出电流感测电阻R23 见图2 b 的电流经U3B放大150倍 并经R42和R48分压后 由U3A作 缓冲器加入到输出电压的反馈回路 使输出电流被控制在恒定值 VT19的门极与地之间连接 一个开关S 当S关断时 VT19导通 U3B的输出被R42和R48 R46分压至2 5V 使LED驱动电 源输出10A的最大恒流 当S接通时 VT19截止 U3B输出被R42和R48分压至1 25V LED驱 动电源输出电流则为5A U2引脚 14 和 13 上的输出 通过晶体管VT10 VT11和VT12 VT13来驱动变压器T4 T4 的二次绕组输出驱动图2 b 半桥中的VT6 VT8 U2的引脚 12和 13上的输出 通过VT14 VT1 5和VT16 VT18来驱动图2 b 中的同步整流器VT7和VT9 3 结结束束语语 采用CCM功率因数控制器CM68