基于LLC諧振的LED驅動(dòng)電源設計

摘要：針對大功率LED路燈照明應用，使用諧振拓撲結構解決驅動(dòng)電源的效率問(wèn)題。驅動(dòng)電路前級采用臨界電流模式(BCM)下的升壓(Boost)拓撲實(shí)現AC／DC變換和PFC功能，后級采用LLC半橋拓撲構建DC／DC恒流源。兩級結構能充分利用Boost和LLC的高效率特性，從而使整體效率較高。介紹了電路工作原理和基本結構，詳細討論了主要磁芯元件的設計方法。在此基礎上制作了樣機，實(shí)驗結果表明，采用諧振拓撲的兩級結構降低了開(kāi)關(guān)損耗，可以高效率的驅動(dòng)LED路燈。
關(guān)鍵詞：驅動(dòng)電源；發(fā)光二極管；高效率

1 引言
LED驅動(dòng)電源效率的要求正在不斷提高，傳統的標準(或硬開(kāi)關(guān))反激式拓撲和雙開(kāi)關(guān)正激拓撲已經(jīng)逐漸被諧振或準諧振拓撲所取代。
電感、電感、電容(LLC)三元件諧振變換器可實(shí)現全功率范圍內主開(kāi)關(guān)管零電壓開(kāi)關(guān)，次級整流二極管零電流開(kāi)關(guān)，極大地降低了電路開(kāi)關(guān)損耗，從而成為解決電源效率問(wèn)題極具潛力的方案。此處應用LLC諧振半橋拓撲作為DC／DC變換，結合前級Boost模式的AC／DC電路，開(kāi)發(fā)了一種大功率，高效率的LED驅動(dòng)電源。

2 原理介紹
電路采取PFC+LLC半橋的兩級變換方案，其中PFC電路除了控制諧波外還具有電壓調整功能，以便于控制諧振部分的頻率變化范圍，LLC半橋采用開(kāi)關(guān)恒流源設計方案，即反饋控制中引入電流環(huán)，相比其他恒壓電源+恒流模塊的方式具有更好的效率表現。驅動(dòng)電源結構如圖1所示。

PFC預調節器以Boost拓撲實(shí)現，在BCM模式下，以L(fǎng)6562作為控制器。BCM Boost的一大優(yōu)勢是，能夠在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始之前感測Boo st電感的去磁，使開(kāi)關(guān)管零電流導通。后級LLC半橋諧振變換器的原理示意圖如圖2所示。由4部分構成：①方波發(fā)生部分，其作用是將輸入的直流電壓斬波為方波；②諧振網(wǎng)絡(luò )部分，提供一個(gè)隨頻率可調的電壓增益，同時(shí)得到諧振電流和電壓的相位差保證開(kāi)關(guān)管ZVS的實(shí)現；③理想變壓器部分實(shí)現電壓變比的作用；④輸出整流部分得到直流功率輸出。

LLC諧振半橋的控制芯片采用FSFR2100集成控制芯片，該芯片內置高壓MOSFET，反饋端RT通過(guò)鏡像電流源調整開(kāi)關(guān)頻率來(lái)調整諧振網(wǎng)絡(luò )輸出電壓。此外FSFR2100芯片自帶過(guò)溫、過(guò)壓保護，并且可以通過(guò)設置RT端電阻來(lái)限制開(kāi)關(guān)頻率范圍，從而確保整個(gè)電路的可靠性。