基于FAN6300準(zhǔn)諧振LED路燈電源的設(shè)計(jì)

隨著能源危機(jī)和氣候變暖問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，節(jié)能已成為全球普遍關(guān)注的話題。照明是人類消耗能源的一個(gè)重要方面，約占世界總耗能的20%,因此研究和開發(fā)綠色節(jié)能照明技術(shù)已越來(lái)越受到重視。大功率LED 路燈是通過(guò)直流電壓點(diǎn)亮大功率LED 組來(lái)實(shí)現(xiàn)照明需求的一種新型照明方式，因此傳統(tǒng)的用以驅(qū)動(dòng)白熾燈、日光燈、節(jié)能燈、鈉燈等光源的電源并不適合直接驅(qū)動(dòng)大功率LED.本文根據(jù)大功率LED 的工作特性(V-I 特性)和LED 路燈的驅(qū)動(dòng)要求，在通用的寬輸入電壓范圍(90~265 V)內(nèi)，利用電力電子技術(shù)和PWM 集成控制芯片，設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)諧振高壓恒流LED 路燈驅(qū)動(dòng)電源，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了電源的工作效率。

對(duì)于傳統(tǒng)的硬開關(guān)反激式轉(zhuǎn)換器，寄生電容將與變壓器原邊漏感發(fā)生振蕩。寄生電容上的電壓數(shù)值一般都較大，當(dāng)下一時(shí)鐘周期的MOSFET 再次導(dǎo)通時(shí)，寄生電容會(huì)通過(guò)MOSFET 放電，并產(chǎn)生很大的電流尖峰。由于此時(shí)MOSFET漏源之間承受高電壓，該電流尖峰就會(huì)產(chǎn)生開關(guān)損耗，同時(shí)電流尖峰含有大量的諧波含量，因而又會(huì)產(chǎn)生EMI.考慮以上因素后，如能利用檢測(cè)電路有效識(shí)別MOSFET 漏源電壓的谷值，并在這時(shí)開通MOSFET,由于此時(shí)寄生電容上電壓最小，導(dǎo)通時(shí)的電流尖峰也將會(huì)最小化，這種工作模式常被稱為準(zhǔn)諧振開關(guān)[3].因此，準(zhǔn)諧振技術(shù)的基本原理就是利用MOSFET 兩端的電容(寄生電容或外接電容)與變壓器原邊漏感產(chǎn)生的諧振，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)開關(guān)器件兩端的谷底電壓來(lái)控制開關(guān)管的近似零電壓開通，減小了MOSFET 的開關(guān)損耗，提高了變換器的效率。此外，更軟的開關(guān)特性降低了電源的EMI 噪聲，允許設(shè)計(jì)人員減少使用濾波器的數(shù)目，因而降低成本。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿載效率高，空載損耗小。

1 驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)要求

LED 是電流驅(qū)動(dòng)元器件，它的亮度取決于它的正向電流[4],因此用恒定電流電源驅(qū)動(dòng)LED 是最好的方法。恒流源可以避免因輸入電壓的波動(dòng)使輸出電流波動(dòng)，從而使得LED的亮度始終保持不變。對(duì)于恒流驅(qū)動(dòng)方式，LED 采取串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的連接方式又是最好的選擇?？紤]到串聯(lián)方式會(huì)引起輸出電壓過(guò)高問(wèn)題，本例選40 個(gè)1 W LED 進(jìn)行串聯(lián)連接，這樣就需要設(shè)計(jì)額定功率為40 W 的電源與之配套。根據(jù)路燈的實(shí)際照明要求，只需將40 W 電源作為一個(gè)基本模塊進(jìn)行相應(yīng)的功率擴(kuò)展即可。40 W 電源的具體設(shè)計(jì)要求如下：(1)輸入電壓為90~265 V;(2)額定輸出電壓132 V;(3)額定輸出電流330 mA;(4)電源效率η=90%.

2 基于FAN6300 的準(zhǔn)諧振電路設(shè)計(jì)

FAN6300 是飛兆公司推出的一款高集成度PWM 控制芯片，歐司朗也正在考慮將FAN6300 用于其12 W 到60 W 的LED 驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。FAN6300 的內(nèi)部谷底電壓檢測(cè)器確保功率系統(tǒng)在較寬的家用電力范圍和任何負(fù)載條件下都在接近諧振的狀態(tài)運(yùn)行，并減少開關(guān)損耗以最大限度地降低MOSFET 漏極上的開關(guān)電壓。FAN6300 還具備多種保護(hù)功能，如逐脈沖電流限制功能可以為系統(tǒng)提供短路和開路保護(hù)，增強(qiáng)了電源的可靠性。因此，采用FAN6300 可以大幅度提升反激式變換器的工作性能。本文中電源主電路采用單端反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電路如圖1 所示。

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