LED 比傳統(tǒng)燈泡和燈更高效。它們無需預(yù)熱時(shí)間即可達(dá)到亮度，這使得它們比熒光燈更好。這些裝置可以組裝并用于照明燈具。憑借提到的所有這些功能，LED 非常適合用于街道照明應(yīng)用。
本應(yīng)用筆記介紹了 LED 街道照明的 150W 額定值設(shè)計(jì)指南。該應(yīng)用設(shè)計(jì)由 CRM PFC 和 LLC SRC 組成，使用 FL7930B 和 FAN7621S 實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)和高功率轉(zhuǎn)換效率。為了驗(yàn)證應(yīng)用板和方案的有效性，實(shí)施了演示板 150W (103V/1.46A) AC-DC 轉(zhuǎn)換器，其結(jié)果在本應(yīng)用筆記中介紹。在 CRM 有源 PFC 中，的拓?fù)涫巧龎恨D(zhuǎn)換器。這是因?yàn)樯龎恨D(zhuǎn)換器可以具有連續(xù)輸入電流，可以通過峰值電流模式控制技術(shù)進(jìn)行操縱，以強(qiáng)制峰值電流跟蹤線路電壓的變化。FAN7930B 是一款有源功率因數(shù)校正 (PFC) 控制器，適用于在臨界導(dǎo)通模式 (CRM) 下運(yùn)行的升壓 PFC 應(yīng)用。
圖1顯示了典型的應(yīng)用電路，前端采用CRM PFC轉(zhuǎn)換器，后端采用LLC SRC DC-DC轉(zhuǎn)換器。FL7930B 和 FAN7621S 在 150W 額定應(yīng)用中以中等功率實(shí)現(xiàn)高效率，其中 CRM 和 LLC SRC 兩級(jí)運(yùn)行顯示出性能。與連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器相比，CRM 升壓 PFC 轉(zhuǎn)換器可以在輕型和中等額定功率下實(shí)現(xiàn)更高的效率。這些好處源自消除了升壓二極管和零電流開關(guān) (ZCS) 的反向恢復(fù)損耗。LLC SRC DC-DC 轉(zhuǎn)換器比傳統(tǒng)的硬開關(guān)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了更高的效率。FL7930B 提供受控導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)節(jié)輸出直流電壓并實(shí)現(xiàn)自然功率因數(shù)校正。FAN7621S 包括高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器電路、的電流控制振蕩器、頻率限制電路、軟啟動(dòng)和內(nèi)置保護(hù)。高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)電路具有共模噪聲消除能力，保證穩(wěn)定運(yùn)行并具有出色的抗噪聲能力。使用零電壓開關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。使用零電壓開關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。使用零電壓開關(guān) (ZVS) 可以顯著降低開關(guān)損耗并顯著提高效率。ZVS 還顯著降低了開關(guān)噪聲，從而允許使用小尺寸的電磁干擾 (EMI) 濾波器。
BCM PFC 預(yù)調(diào)節(jié)器的基本操作
升壓轉(zhuǎn)換器廣泛使用的工作模式是連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 和邊界導(dǎo)通模式 (BCM)。這兩個(gè)描述性名稱指的是流經(jīng)升壓轉(zhuǎn)換器的儲(chǔ)能電感器的電流，如圖 2 所示。正如名稱所示，CCM 中的電感器電流是連續(xù)的；而在BCM中，當(dāng)電感電流返回到零時(shí)，新的開關(guān)周期開始，這是連續(xù)導(dǎo)通和不連續(xù)導(dǎo)通操作的邊界。盡管 BCM 操作在電感器和開關(guān)器件中具有較高的 RMS 電流，但它可以為 MOSFET 和二極管提供更好的開關(guān)條件。如圖2所示，消除了二極管反向恢復(fù)，并且不需要快速恢復(fù)二極管。MOSFET 也以零電流導(dǎo)通，
BCM PFC 的基本思想是每個(gè)開關(guān)周期中電感電流從零開始，如圖 3 所示。當(dāng)升壓轉(zhuǎn)換器的功率晶體管導(dǎo)通固定時(shí)間時(shí)，峰值電感電流與輸入成正比。電壓。由于電流波形為三角波；每個(gè)開關(guān)周期的平均值與輸入電壓成正比。在正弦輸入電壓中，轉(zhuǎn)換器的輸入電流以非常高的精度跟隨輸入電壓波形，并從源提取正弦輸入電流。這種行為使得 BCM 運(yùn)行中的升壓轉(zhuǎn)換器成為功率因數(shù)校正的理想選擇。
圖 4 顯示了 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間和開關(guān)頻率如何隨著輸出功率降低而變化。當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，如圖 4 右側(cè)所示，峰值電感器電流會(huì)隨著 MOSFET 導(dǎo)通時(shí)間的縮短而減小，因此開關(guān)頻率會(huì)增加。由于這會(huì)在輕負(fù)載條件下導(dǎo)致嚴(yán)重的開關(guān)損耗，并且啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)過高的開關(guān)頻率操作，因此 FL7930B 的開關(guān)頻率被限制為 300kHz。由于具有可變開關(guān)頻率的 BCM PFC 轉(zhuǎn)換器的濾波器和電感器的設(shè)計(jì)應(yīng)在頻率條件下進(jìn)行，因此值得研究 BCM PFC 轉(zhuǎn)換器的頻率如何隨工作條件變化。
LLC 諧振轉(zhuǎn)換器的考慮
在開關(guān)模式電源中獲得不斷增加的功率密度的嘗試受到無源元件尺寸的限制。在較高頻率下運(yùn)行可大大減小變壓器和濾波器等無源元件的尺寸；然而，開關(guān)損耗一直是高頻操作的障礙。為了減少開關(guān)損耗并允許高頻操作，已經(jīng)開發(fā)了諧振開關(guān)技術(shù)。這些技術(shù)以正弦方式處理功率，并且開關(guān)器件進(jìn)行軟換向。因此，可以顯著降低開關(guān)損耗和噪聲。
為了克服串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器的局限性，人們提出了 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器。LLC 諧振轉(zhuǎn)換器是一種改進(jìn)的 LC 串聯(lián)諧振轉(zhuǎn)換器，通過在變壓器初級(jí)繞組上放置一個(gè)并聯(lián)電感器來實(shí)現(xiàn)，如圖 6 所示。當(dāng)這種拓?fù)涫状翁岢鰰r(shí)，由于增加具有并聯(lián)電感器的初級(jí)側(cè)的循環(huán)電流有利于電路運(yùn)行。然而，它可以非常有效地提高高輸入電壓應(yīng)用的效率，其中開關(guān)損耗比傳導(dǎo)損耗更占主導(dǎo)地位。 |
