基于LLC諧振變換器的大功率LED驅動電源的探討

唐林

四川職業(yè)技術學院 四川 遂寧 629000

一、大功率LED驅動電源研究意義

LED是綠色照明系統(tǒng)的第四代光源，具有較大的市場開發(fā)前景。LED屬于固態(tài)冷光源，自身照明效率較高，使用壽命較長。隨著LED半導體技術的快速發(fā)展，大功率LED照明受到研究人員的高度關注。在照明系統(tǒng)中，驅動電源性能對系統(tǒng)輸出性影響較大，是LED照明電路發(fā)展的核心。驅動電源自身具有的高效性意味著能量損耗較低，對電源使用壽命有著重要的調節(jié)作用。此外，調光功能對LED光源具有較大影響，它不僅讓各類LED燈具達到優(yōu)質照明效果，還能對能量損耗問題進行調控，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果。TRIAC調光器是目前應用最為廣泛的調光器，但由于其具有一定工作特點，驅動電源功率不能全面適應大功率電源應用指標，不能在大功率LED電路中進行應用。所以研究穩(wěn)定高效以及寬負載范圍調光的大功率LED驅動光源具有重要意義。

二、基于LLC諧振變換器的大功率LED驅動電源原理

圖1 基于LLC諧振變換器的大功率LED驅動電源原理

如圖1所示。該電源輸入為220V交流電，經整流電路后，經過有源功率因數(shù)對電路進行校正，而后能產生較為穩(wěn)定的直流電壓，這樣能為LLC諧振變換器提供直流電。LLC變換器輸出信號在輸出變壓器作用下，經過濾波電路處理能為LED提供充電源。方波振蕩器電路主要是為產生兩路相位相反的信號，從而更好地推動半橋變換器工作，整流濾波電路輸出電流能為方波發(fā)生器供電。

三、關鍵電路部分設計分析

1.有源功率因數(shù)校正電路

為了使得LED驅動電源輸入交流電路基本功率能夠保持在均衡值，功率因數(shù)要大于0.95，電流諧波失真低于10%，相關技術人員可以通過有源功率因數(shù)對電路進行校正。比如當前器件FAN6961是PFC（功率因數(shù)校正）的主要控制芯片，能通過穩(wěn)定的導通時間對DC基本輸出電壓值進行校正，能對外部開關管實際導通時間進行控制，能確保AC在掉電階段也能維持自身穩(wěn)定運行。目前采用的多向量誤差放大器主要是在電壓鉗位以及快速響應基礎上進行應用的。如果輸出反饋環(huán)路出現(xiàn)斷路情況，內設電路將會致使控制器各項工作停止。當實際工作電壓值達到25V，在實際使用過程中適應性更強。FAN6961主要應用特點是電流低輸入、固定的PWM導通時間、零電流檢測、環(huán)路開路保護，能對最大導通時間進行編程。

2.方波振蕩器電路

方波振蕩器核心器件以SG3525芯片作為重要器件，產生的兩路相位相反的正交信號，其中反饋電壓與脈寬調整比較器對兩路信號脈寬進行調整，確保輸出電壓恒定能有效保持。

圖2 方波振蕩器電路

從圖2可以看出，在SG3525中設置振蕩電路，開關產生的頻率能達到200kHz。SG3525具有良好的限流作用，從恒流恒壓對反饋信號進行控制，經過變換之后能進行反饋，這樣能起到恒流以及恒壓的控制作用。通過兩路正交信號，使得加速之后的電路提供驅動電壓給場效應管柵極。其中放大的電路通過橋式平衡電路形式獲取相應的峰值信號。加速電路構成節(jié)點較多，主要功能是在關斷瞬間使功率管能有效減少過渡時間，使得開關損耗問題有效降低。SG3525及相關電路輸出至效應管的柵極驅動波形圖如圖3所示。

圖/東方IC

圖3 場效應管功率開關柵極驅動波形圖

3.諧振部分及次級整流電路

在方波信號下，功率開關之間會產生方波功率信號，諧振電感、電容以及勵磁電感之間能有效構成諧振電路部分。次級整流電路是由變壓器、二極管以及輸出電容構成。從計算參數(shù)值能獲取LED燈驅動電源的LLC變換器實驗波值，通過有源功率因數(shù)校正技術以及LLC諧振變換技術能控制LED燈驅動電源，主要技術指標功率因數(shù)較大，諧波失真情況較小，能滿足初步預算設計?！?/p>