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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 10020
2、0W的 LED照明电源，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
3、电流：5A;线路功率因数 PF:0.95（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
4、LED照明驱动电源基本架构方块图 II 2实际电路 基于 CM6807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。于直至的电源供应器可用于照明路灯大型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驱动电源采用基于专用控制器的单级功率因数校正照明电源人们通常采用反激式两段式电路架构这种拓扑结构的特点是升圧变换器被置于反激式转换器的前端与反激式转换
5、器各使用一个功率开关而对于以上的大功率照明电源供应器上两种拓扑结构并不适用行之有效的解决方案是选用这种方案的照明电源设计实例以供读者参考系统技术规格与基本架构驱动电源技术规格输入规格输入电压最大输入电流线路功率因数满载电源频率效率满载工作温度工作环境密闭散热方式无风扇自然冷却输出规格输岀电压输岀电(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；R
6、T1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 级电路工作于直至的电源供应器可用于照明路灯大型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驱动电源采用基于专用控制器的单级功率因数校正照明电源人们通常采用反激式
7、两段式电路架构这种拓扑结构的特点是升圧变换器被置于反激式转换器的前端与反激式转换器各使用一个功率开关而对于以上的大功率照明电源供应器上两种拓扑结构并不适用行之有效的解决方案是选用这种方案的照明电源设计实例以供读者参考系统技术规格与基本架构驱动电源技术规格输入规格输入电压最大输入电流线路功率因数满载电源频率效率满载工作温度工作环境密闭散热方式无风扇自然冷却输出规格输岀电压输岀电在连续模式。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
8、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.PFC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
9、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
10、源电珞 于直至的电源供应器可用于照明路灯大型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驱动电源采用基于专用控制器的单级功率因数校正照明电源人们通常采用反激式两段式电路架构这种拓扑结构的特点是升圧变换器被置于反激式转换器的前端与反激式转换器各使用一个功率开关而对于以上的大功率照明电源供应器上两种拓扑结构并不适用行之有效的解决方案是选用这种方案的照明电源设计实例以供读者参考系统技术规格与基本架构驱动电源技术规格输入规格输入电压最大输入电流线路功率因数满载电源频率效率满载工作温度工作环境密闭散热方式无风扇自然冷却输出规格
11、输岀电压输岀电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 CM6900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)。(c)控制电路与偏遥电源 图2基于CM6807和CM6900的35OW LED照明电源电路 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
12、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 1 RSET VREF vcc DDYADV 2 3 Vbo CC AC 4 DJN*FlxJUKV PR1DRVB SRDRV SRDRVB GND RT/CT 5 6 W rc Af 7 UIAvJ 8 I1JM R)2 50kQ-ISRTV IQ r Okfi VTu BC817 H2VS 10 V U CM6900 I2VS vrl0 BC8I7 VTn BC807 CM 22pF/6：H2VS VT.,BC817 C O.1HF/25V VT BC807 于直至的电源供应器可用于照明路灯大
13、型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驱动电源采用基于专用控制器的单级功率因数校正照明电源人们通常采用反激式两段式电路架构这种拓扑结构的特点是升圧变换器被置于反激式转换器的前端与反激式转换器各使用一个功率开关而对于以上的大功率照明电源供应器上两种拓扑结构并不适用行之有效的解决方案是选用这种方案的照明电源设计实例以供读者参考系统技术规格与基本架构驱动电源技术规格输入规格输入电压最大输入电流线路功率因数满载电源频率效率满载工作温度工作环境密闭散热方式无风扇自然冷却输出规格输岀电压输岀电在图 2(c)中，U2引脚外
14、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
15、 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
16、，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 于直至的电源供应器可用于照明路灯大型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驱动电源采用基于专用控制器的单级功率因数校正照明电源人们通常采用反激式两段式电路架构这种拓扑结构的特点是升圧变换器被置于反激式转换器的前端与反激式转换器各使用一个功率开关而对于以上的大功率照明电源供应器上两种拓扑结构并不适用行之有效的解决方案是选用这种方案的照明电源设计实例以供读者参考系统技术规格与基本架构驱动电源技术规格输入规格输入电压最大输入电流线路功率因数满载电源频率效率满载工作温度工作环境密闭散热方式无风扇自然冷却输出规格输岀电压输岀电