如何設(shè)計(jì)大功率led驅(qū)動(dòng)電路

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1、如何設(shè)計(jì)大功率LED驅(qū)動(dòng)電路來(lái)源：大比特商務(wù)網(wǎng)摘要：根據(jù)大功率LED的供能要求，從EMI濾波、功率因素校正、半橋諧振轉(zhuǎn)換三個(gè)方面著手，以FAN6961和FSFR2100為控制芯片，設(shè)計(jì)了一款大功率的高效率LED驅(qū)動(dòng)電路，在90～264VAC的線(xiàn)路輸入和滿(mǎn)載下，功率因數(shù)高于93%，效率高于85%，并具有低輸入電流諧波失真和低EMI。關(guān)鍵字：電感,變換器,變壓器引言大功率LED以其高效率、無(wú)污染、長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)勢(shì)正備受人們的青睞，但是大功率LED需要低電壓、大電流的驅(qū)動(dòng)電源，為了突出大功率LED的優(yōu)勢(shì)，就要求驅(qū)動(dòng)電源具有較高的效率，較高的功率因數(shù)，并且可以過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)。1原理與

2、設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)電路主要分為EMI模塊、PFC變換器和DC/DC變換器三個(gè)部分，其中EMI模塊采用雙環(huán)濾波，達(dá)到了較理想的效果;采用飛兆FAN6961芯片作為PFC變換器的控制芯片，使用Boost變換，使功率因數(shù)得到提高;DC/DC變換器采用LLC諧振，以FSFR2100為控制器件，達(dá)到了較高的效率，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)1.1EMI模塊開(kāi)關(guān)電源的干擾信號(hào)按傳導(dǎo)模式可分為共模干擾信號(hào)和差模干擾信號(hào)。根絕其特點(diǎn)可粗略地劃分為三個(gè)頻段：50.15~0.5MHz差模干擾為主;0.5~5MHz差、共模干擾共存;5~30MHz共模干擾為主。在設(shè)計(jì)時(shí)，如果哪個(gè)頻段不達(dá)標(biāo)，可針

3、對(duì)該頻段加強(qiáng)濾波效果。例如在0.15~0.5MHz頻段不達(dá)標(biāo)，可以加強(qiáng)差模干擾信號(hào)的抑制，增大電容Cx的值或添加差模扼流圈;如在5~30MHz頻段不達(dá)標(biāo)，可以加強(qiáng)共模干擾信號(hào)的抑制，增大Cy的值或增加共模濾波的級(jí)數(shù)。在抑制干擾信號(hào)時(shí)，重點(diǎn)還是放在共模干擾信號(hào)的抑制上。圖2雙環(huán)EMI濾波器1.2PFC變換器設(shè)計(jì)1.2.1Boost變換工作原理Boost變換器亦稱(chēng)并聯(lián)開(kāi)關(guān)變換器。當(dāng)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)使開(kāi)關(guān)晶體管VT導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入電源輸入，并存儲(chǔ)于電感L中，二極管VD反偏，負(fù)載由濾波電容C供給能量。當(dāng)VT截止時(shí)，電感L中的電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流減小，電勢(shì)的極性左負(fù)右正。二

4、極管VD導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能量通過(guò)二極管VD流入電容C，并供給負(fù)載。圖3Boost變換器電路結(jié)構(gòu)1.2.2基于Boost的PFC變換器設(shè)計(jì)5我們可以看出在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間，電感電壓等于輸入電壓，電感電流隨之線(xiàn)性增加，二極管D1截止，輔助繞組的電壓隨之增加，電流檢測(cè)電阻的電壓線(xiàn)性上升;當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間到達(dá)Ton時(shí)，開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)時(shí)，電感電壓降低，電感電流通過(guò)二極管D1流向負(fù)載，輔助繞組的電壓隨之降低，電流檢測(cè)電阻上無(wú)電流流過(guò)，開(kāi)關(guān)管再次開(kāi)通前，電流檢測(cè)電阻上電壓已經(jīng)為0;而零電流檢測(cè)端電壓波形與開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形的脈沖剛好相反，當(dāng)零電流檢測(cè)端電壓將為0時(shí)，開(kāi)關(guān)管又開(kāi)始導(dǎo)通，新一輪的周期

5、開(kāi)始?？梢钥闯鲭娐饭ぷ髟谂R界導(dǎo)電模式下。圖4FAN6961的外圍電路由下式我們得出開(kāi)關(guān)管S的電流應(yīng)力為：1.93A。式1由于PFC級(jí)輸出電壓范圍為400±20V，所以V0_max=420V，考慮選擇PDPF20N50開(kāi)關(guān)晶體管(VDS=500V,ID=12.9A,RDS(on)=0.2Ω)。為了減少噪音，Boost變換器的開(kāi)關(guān)頻率要做到盡量低，但又必須大于20kHz(低于20kHz人耳能夠聽(tīng)到)。本研究中設(shè)fmin=40kHz，此時(shí)輸入電壓的有效值VRMS=265V，Vin=√2VRMS=374V，V0=400V，輸入功率Pin=P0/η=150/0.85=176.5W。代入下式得

6、：L=220H。5式2選擇電感L=220H,選取PQ3230為磁芯，各項(xiàng)參數(shù)查表知道，磁芯有效面積Ae=161mm2，AL=5140nH/N2，Le=7.46cm，磁芯的最高工作磁密Bs=0.32T，電感的峰值感應(yīng)電流：式3電感的匝數(shù)由式(4)決定：式4對(duì)上式結(jié)果取整，定匝數(shù)為26。Boost變換器的控制芯片為FAN6961，需要一輔助繞組，根據(jù)FAN6961的使用說(shuō)明可知其匝數(shù)由式(5)決定：式5對(duì)上式取整，該輔助繞組的匝數(shù)為3。在PFC電路中，通常在整流橋的輸出端接一個(gè)小電容，主要用來(lái)濾除輸入端的高頻噪音，其容量一般很小。它的取值具有下限值和上限值，其下限值由輸入濾波電容的最大

7、電壓紋波決定，其上限值則由輸入電流與輸入電壓的偏移角決定。Vin(min)=√2Vin_RMS_min=120V，根據(jù)參考文獻(xiàn)可知ΔVci(max)一般取最小輸入電壓峰值處5%。ΔVci(max)=5%Vin(min)=6V，L=220H，Pin=P0/η=150/0.85=176.5W，V0=400V，cosβ=0.9，ω=100π。代入下式：式65式7由上式可得Cinmin=0.67μF，Cinmax=3.89μF;本文實(shí)驗(yàn)選擇輸入電容684/630V。將Vmax