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传统的高功率离线型LED照明驱动电路拓扑结构

发布时间:2015/1/11 19:52:48 访问次数:606

   一个传统的高功率离线型LED照明驱动电路拓扑如图3.3.1所示,由PFC、隔离PWM变换以及非隔离DC-DC变换三部分组成。在该结构中,MC908MR32CFUE由PFC电提供正弦波输入电流。BOOST升压拓扑结构目前是PFC电路的最佳选择,以此种方式应用于交流85~264V的宽输入电压,PFC电路的输出将会高于输入电匪的峰值。故通常选择直流380~400V输出电压。由于PFC输出电压太高并且是非隔离式的,所以需要采用具有隔离式变压器的PWM变换电路。通常情况下,半桥式LLC谐振转换器因其具有高效率和良好的抗干扰性能而常被使用。隔离式DC-DC电路会产生直流电压来驱动LED模块,该电路环节的输出电压是由LED负载个数和下一级恒流控制电路所决定(一般低于标准安全电压直流60V)。每串LED负载将有一个独立的恒流非隔离DC-DC变换去调节流经LED的电流。对于最常见的高亮度LED,电流的规格为从350---750mA。

      

    图3.3.1传统的高功率离线型LED照明驱动电路拓扑结构

   尽管传统高功率离线型LED照明驱动系统能够获得良好的性能,但仍有以下不足:

   (1)效率。传统结构为三级电路拓扑结构,其中包括PFC电路、隔离式PWM和非隔离式DC-DC。各级电路的最优效率分别为:PFC电路97%,隔离式PWM电路96%,非隔离式DC-DC电路95%。所以系统的效率的最大值约为88%。当然,有很多方法能够进一步提高效能。例如,利用同步整流器控制隔离式LLC电路和DC-DC电路,但是这些方法会使成本进一步增加。

   (2)成本。由图3.3.1可见,每串LED负载中有多个DC-DC电路环节,那么该电路中会使用多个控制器、电感器和电容器,则将会使成本增加。

   (3)可靠性。传统型LED照明拓扑结构有多个外部元件,这会严重影响性能。

   (4) EMI。因为多重开关LED驱动器将在非隔离DC-DC电路环节中产生额外的高频开关噪声,因此会影晌LED照明系统传导和辐射EMI的测试结果。为满足EMI标准要求就需要在EMI设计方面做更多的努力,例如,在开关点处设置RC缓冲网络,在输出电路级设置EMI共模滤波器或者同步多个DC-DC控制器。


   一个传统的高功率离线型LED照明驱动电路拓扑如图3.3.1所示,由PFC、隔离PWM变换以及非隔离DC-DC变换三部分组成。在该结构中,MC908MR32CFUE由PFC电提供正弦波输入电流。BOOST升压拓扑结构目前是PFC电路的最佳选择,以此种方式应用于交流85~264V的宽输入电压,PFC电路的输出将会高于输入电匪的峰值。故通常选择直流380~400V输出电压。由于PFC输出电压太高并且是非隔离式的,所以需要采用具有隔离式变压器的PWM变换电路。通常情况下,半桥式LLC谐振转换器因其具有高效率和良好的抗干扰性能而常被使用。隔离式DC-DC电路会产生直流电压来驱动LED模块,该电路环节的输出电压是由LED负载个数和下一级恒流控制电路所决定(一般低于标准安全电压直流60V)。每串LED负载将有一个独立的恒流非隔离DC-DC变换去调节流经LED的电流。对于最常见的高亮度LED,电流的规格为从350---750mA。

      

    图3.3.1传统的高功率离线型LED照明驱动电路拓扑结构

   尽管传统高功率离线型LED照明驱动系统能够获得良好的性能,但仍有以下不足:

   (1)效率。传统结构为三级电路拓扑结构,其中包括PFC电路、隔离式PWM和非隔离式DC-DC。各级电路的最优效率分别为:PFC电路97%,隔离式PWM电路96%,非隔离式DC-DC电路95%。所以系统的效率的最大值约为88%。当然,有很多方法能够进一步提高效能。例如,利用同步整流器控制隔离式LLC电路和DC-DC电路,但是这些方法会使成本进一步增加。

   (2)成本。由图3.3.1可见,每串LED负载中有多个DC-DC电路环节,那么该电路中会使用多个控制器、电感器和电容器,则将会使成本增加。

   (3)可靠性。传统型LED照明拓扑结构有多个外部元件,这会严重影响性能。

   (4) EMI。因为多重开关LED驱动器将在非隔离DC-DC电路环节中产生额外的高频开关噪声,因此会影晌LED照明系统传导和辐射EMI的测试结果。为满足EMI标准要求就需要在EMI设计方面做更多的努力,例如,在开关点处设置RC缓冲网络,在输出电路级设置EMI共模滤波器或者同步多个DC-DC控制器。


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