大功率LED照明电源设计方案

　　摘要：介绍采用PFC控制器CM6807和谐振半桥控制器CM6900的350W高效（》90%）高功率因数（》0.95）LED照明电源解决方案。该方案适用于直至1kW的电源供应器，可用于LED照明、LED路灯、大型LED看板和大功率体育场馆照明等。

　　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高能效。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，无需使用高压电解电容器。对于100~200W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升压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与其电感-电感-电容（LLC）相结合的电路架构。为了实现高效率，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：85~264 Vac;

　　AC最大输入电流：5A;

　　线路功率因数PF：》0.95（230Vac，满载）；

　　AC电源频率：47~63Hz;

　　效率：》92%（230Vac，满载）；

　　工作温度：50℃；

　　工作环境：密闭；

　　散热方式：无风扇自然冷却。

　　（2）输出规格

　　输出电压Uo:36~40V;

　　输出电流Io:5~10A;

　　电压纹波：≤0.3V;

　　电流纹波：《0.1A;

　　控制模式：恒定电压/恒定电流。

　　1.2 系统组成方框图

　　350W 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为其基本架构方框图。

　　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。

　　（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C11~C14及电感元件T1、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②检测。输出DC总线电压（395V）经分压器R7、R10、R12和R13采样，馈送至U1引脚FB.U1的引脚④为电压误差放大器输出，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③来检测。U1引脚⑨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标准规定的谐波电流限制要求，系统功率因数远高于0.95，并且在85~264V的AC输入电压范围内能够输出一个395V的稳定DC电压。

　　（3）启动电路与偏置电源

　　R5、R8、R6、R9、VT4、VD4和C16等，组成U1引脚⑧上的肩动电路，U1一旦启动，PFC进入操作状态，U1引脚③则由L1引脚③与④之间的辅助绕组、C1和C2、VD1和VD2、R15、VZ1、VT5及C16等组成的偏置电源供电。