淺談如何實(shí)現LLC LED驅動(dòng)器簡(jiǎn)化設計

相比過(guò)去使用的老式、笨重的陰極射線(xiàn)管（CRT）顯示器，現在的平板數字電視和顯示器要薄得多。這些新型平板電視對消費者非常有吸引力，因為它們占用的空間更小。

　　為了幫助滿(mǎn)足消費者需求并使這類(lèi)數字設備變得更薄，一些廠(chǎng)商轉向使用LLC 諧振半橋轉換器來(lái)為這些設備的發(fā)光二極管（LED）背光提供驅動(dòng)。這是因為，利用這種拓撲結構所實(shí)現的零電壓軟開(kāi)關(guān)（ZVS）可帶來(lái)更高效的高功率密度設計，并且要求的散熱部件比硬開(kāi)關(guān)拓撲更少。

　　這類(lèi)拓撲設計存在的一個(gè)問(wèn)題是LLC dc/dc傳輸函數會(huì )隨負載變化而出現明顯變化。但是，這樣會(huì )使在LED驅動(dòng)器中建立LLC控制器和補償電流環(huán)路變得更加復雜。為了簡(jiǎn)化這一設計過(guò)程，本文將討論一種被稱(chēng)作脈寬調制（PWM）LED亮度調節的設計方法，其允許LED負載隨亮度調節變化的同時(shí)讓dc/dc傳輸函數保持恒定。

　　研究傳輸函數（M（f））的LLC諧振半橋dc/dc

　　LLC諧振半橋控制器dc/dc（請參見(jiàn)圖 1）是一種脈沖頻率調制（PFM）控制拓撲。半橋FET（QA和QB）異相驅動(dòng)180，并利用一個(gè)電壓控制振蕩器（VCO）調節/控制頻率。這反過(guò)來(lái)又能調節諧振電感（Lr）形成的分壓器阻抗、變壓器磁電感（LM）、反射等效阻抗（RE）和諧振電容器（Cr）進(jìn)行調節。僅有LM中形成的電壓通過(guò)變壓器匝數比（a1）反射至次級線(xiàn)圈。

　　圖1 LLC 諧振半橋/控制器

　　我們可以標準化和簡(jiǎn)化一次諧波近似法傳輸函數 M（f） 的使用。M（f） 的方程式 4中，標準化的頻率（fn）被定義為開(kāi)關(guān)頻率除以諧振頻率（fO）。盡管只是一種近似值方法，但在理解M（f）如何隨輸入電壓、負載和開(kāi)關(guān)頻率變化而變化時(shí)，該簡(jiǎn)化方程式還是非常有用的。

　　調節dc電流以調節LED亮度

　　LLC諧振LED驅動(dòng)器中實(shí)現LED亮度調節的一種方法是調節通過(guò)LED的dc電流。這樣做存在一個(gè)問(wèn)題：DC電流變化后，LLC的輸出阻抗也隨之改變。如果考慮不周，則這種變化會(huì )帶來(lái)M（f）變化，從而使LED驅動(dòng)器設計變得更加復雜。

　　負載變化帶來(lái)的問(wèn)題

　　設計一個(gè)半橋轉換器并不是一件容易的事情。設計人員要根據ZVS要求選擇磁化電感（LM）。他們還要調節a1、Cr和Lr，以獲得理想的M（f）和頻率工作范圍。但是，M（f）會(huì )隨Q變化而改變，而Q又會(huì )隨著(zhù)輸出負載（RL）變化而變化。詳情請參見(jiàn)圖2。

　　諧振LLC半橋LED的M（f） 變化會(huì )使電壓環(huán)路補償和變壓器選擇變得更加困難、復雜和混亂，因為在設計過(guò)程中需要考慮的各種變化實(shí)在太多了。

　　圖2 M（f） 隨負載而變化。

　　不斷變化的LLC增益曲線(xiàn)（M（f））會(huì )在反饋環(huán)路中引起電壓控制振蕩器（VCO） 的控制問(wèn)題。VCO一般由一個(gè)反饋誤差放大器控制（EA（參見(jiàn)圖 1））。開(kāi)關(guān)頻率隨EA輸出升高而降低以提高LLC增益，并在EA輸出下降時(shí)增高。理想情況下，在一個(gè)LLC半橋設計中，M（f） 增益需在其最大開(kāi)關(guān)頻率下以最小值開(kāi)始，同時(shí)M（f）隨頻率降低而上升。