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突破定电压输出限制LLC革新LED驱动电路设计
发布时间:2021-08-07 21:51
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本文摘要:在竞争白热化的市场环境下,电路效率与成本是LED系统设计者,在搭配驱动器时的考量重点。为合乎市场期望,以隔绝转换器融合LED定电流掌控的双级架构代替三级架构是趋势,而高效率LLC转换器则是这类设计的选用。 中功率LED电源应用于大型建物灯光、路灯、广告看板与温室灯光等,输出功率介于100~300W平均。

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在竞争白热化的市场环境下,电路效率与成本是LED系统设计者,在搭配驱动器时的考量重点。为合乎市场期望,以隔绝转换器融合LED定电流掌控的双级架构代替三级架构是趋势,而高效率LLC转换器则是这类设计的选用。  中功率LED电源应用于大型建物灯光、路灯、广告看板与温室灯光等,输出功率介于100~300W平均。

传统上,这类LED驱动电源的电路流形结构大多使用三级架构,分别为降压型功因校正(PowerFactorCollection,PFC)电路、隔绝型直流转换器与升压转换器(BuckConverter)。  然而,在竞争白热化的市场环境下,LED系统设计者对驱动器的电路效率与成本更加推崇,故隔绝转换器融合LED定电流掌控的双级架构可合乎市场之期望,而高效率的LLC转换器则为选用。  超越LED三级驱动观念双级架构优势显著  在中功率LED应用于中,相比于三级架构,双级架构所带给的效益为节省电路空间与成本,并提高整体转换器效率。而针对第二级架构搭配LLC转换器能减少转换损耗,相比于返驰式转换器(FlybackConverter)能增加漏感损耗,亦减少初级与次级功率元件的电压额定,故有望被使用于LED驱动级,如图1。

图1中功率LED应用于的双级架构示意图  然而,对于长电压输入应用于,电源设计者多缺少设计经验而仍延用返驰式转换器来涵括至中功率范围,无法更进一步提高驱动电路的性能。本文将由LLC工作原理率领读者了解甚广范围输入电压LLC的设计概念,主要宗旨在于掌控增益曲线的变化,才可定向的掌控LED电流。

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  谐振转换器对于电路效率之贡献在于帮助功率进关于零电压转换,增加转换损耗。其利用掌控电源导通时间,调节输入能量,于电源换互为时间前,拿走原本储存于MOSFET杂散电容上的电荷,并将此能量送到至输入末端,因应谐振槽并衡频率设计,不过前提是变压器激磁电感或漏感的储能不足以拿走杂散电容中的电荷,如图2右图。而谐振转换器的电源导通时间若为平面,使变压器储能与释能时间完全相同,可平均值次级功率元件之电压与电流形变;此型谐振转换器采行变频掌控,少见的有串联谐振(SRC)、LLC与LCC转换器。

图2谐振电路构建电源零电压转换  LLC转换器于轻载情况下可利用激磁电感的充放电来调节输入电压,增大轻载至装载的频率变化范围,而SRC则必需操作者在极高频率才能保持轻载输入,若针对LED有大幅度输入电压变动的应用于,堪称无法寻找操作者点。  LCC藉由变压器末端并联等效电容的路径,使谐振电容的电压摆幅更大,不具备比其他谐振转换器更加宽阔的电压操作者范围。过去LCC常应用于气体放电灯,可只能超过高压点燃(Ignite)电压,稳态操作者下亦为零电压转换。

但对于转换器效率而言,初级开关电流减少将导致更大的导通损失,使LCC架构目前仍少于评估阶段。针对LED应用于,大多数客户均拒绝都有范围电压输入,以利涵括更加多灯光应用于场合,且针对调光的拒绝堪称缜密,特别是在在光品质(Lightquality)部份。

例如在极低输出功率情况下,LED应用于仍容许驱动器转入脉冲模式(Burstmode),因为不会导致闪光(Flicker)。  唯一全然的是,LED不同于资讯类产品拒绝维持时间(Hold-uptime),故在允许的PF值与电压形变范围内要求PFC输入电压,对于谐振槽可考虑到采行单一输出电压的最佳化设计。  为修改辩论,笔者将LED阻抗变化范围视作有所不同的直流电阻值,如图3右图。

藉由修改次级直流电阻至一全然交流电阻Rac,获得近似于的等效模型。其中Rac可回应为公式1。


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