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1、大功率LED照明电源解决方案摘要：介绍采用PFC控制器CM6807和谐振半桥控制器CM6900的350*高效090%）高 功率因数（0. 95） LED照明电源解决方案。该方案适用于直至lkW的电源供应器，可用于 LED照明、LED路灯、大型LED看板和大功率体冇场馆照明等。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 具有高功率因数和髙能效。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，无需使用高圧电解电容器。对于100200W的LED照
2、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升圧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与英电感- 电感-电容（LLC）相结合的电路架构。为了实现髙效率，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系统技术规格与基本架构1. 1 350W LED驱动电源技术规格（1）输入规格AC输入电压:85264 Vac;AC最大输入电流：5A;线路功率因数PF:0
3、. 95 （230Vac,满载）；AC电源频率：4763Hz;效率：92% （230Vac,满载）；工作温度：50C；工作环境：密闭：散热方式：无风扇自然冷却。（2）输出规格输岀电压Uo：3640V；输岀电流Io：510A;电压纹波：W0.3V;电流纹波：0. 1A;控制模式：恒左电压/恒立电流。1.2系统组成方框图页脚内祥6350W 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为苴基本架构方框图。图1 35OW LED照明驱动电源基本架构方块图II2实际电路基于C
4、M6807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。(a) PFC与辅助电源电路图2虽于CM6807和CM6900的350W LKI)照明电源电路(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 CirC14及电感元件Tl、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
5、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、RIO、R12和R13采样，馈送至U1引脚FB.U1的引脚为电压误差放 大器输岀，C17、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.PF
6、C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标准规泄的谐波电流限制要求，系统功率因数远髙于0. 95,并且在85264V 的AC输入电压范用内能够输出一个395V的稳左DC电压。(3) 启动电路与偏宜电源R5、R8、R6、R9、VT4、VD4和C16等，组成门引脚上的肩动电路，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等组成的偏世电源供电。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
7、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旷5%。(1) I,LC半桥谐圾功率级电路图2基于CM6807和CM6900的35OW LED照明电源电珞C25/C26丄4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C
8、M6900的恒压/恒流(CV/CC)控制电路釆用CM6900作半桥谐振控制器的CV/CC控制电路见图2 (c)。OkfiVTu BC817H2VS10V1RSETVREFvccDDYADV23VboCC AC4DJN*FlxJUKV PR1DRVB SRDRV SRDRVB GND RT/CT56W rc Af7UIAvJ8I1JMU CM6900R)250kQ I2VSvrl0 BC8I7VTn BC807Cm22pF/6：H2VSVT., BC817CO.1hF/25V-ISJiknrTvIQrVT BC807(c)控制电路与偏遥电源图2基于CM6807和CM6900的35OW LED照明
9、电源电路II(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、VT14、R27和C31等，组成输岀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设左振荡器频率。LED驱动电源的输 岀电压(+40V)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
10、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的输岀被R42和R48、R46分 压至2. 5Y,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/VT15和VT16/VT18来驱动图2 (b)中的同步整流器VT7和VT9.3结束语采用CCM功率因数控制器CM6807和谐振半桥控制器CM6900的350W LED电源供应 器，同时采用同步整流方案，可以提供CV/CC控制，实现高于0.95的功率因数和髙于90% 的效率。该设计方案适用于1001000W的电源供应器，可应用于LED照明、LED路灯、大型 LED看板以及体育场馆LED照明等
