LED街道照明的150W额定值设计指南

LED 比传统灯泡和灯更高效。它们无需预热时间即可达到亮度，这使得它们比荧光灯更好。这些装置可以组装并用于照明灯具。凭借提到的所有这些功能，LED 非常适合用于街道照明应用。

本应用笔记介绍了 LED 街道照明的 150W 额定值设计指南。该应用设计由 CRM PFC 和 LLC SRC 组成，使用 FL7930B 和 FAN7621S 实现高功率因数和高功率转换效率。为了验证应用板和方案的有效性，实施了演示板 150W (103V/1.46A) AC-DC 转换器，其结果在本应用笔记中介绍。在 CRM 有源 PFC 中，的拓扑是升压转换器。这是因为升压转换器可以具有连续输入电流，可以通过峰值电流模式控制技术进行操纵，以强制峰值电流跟踪线路电压的变化。FAN7930B 是一款有源功率因数校正 (PFC) 控制器，适用于在临界导通模式 (CRM) 下运行的升压 PFC 应用。

图1显示了典型的应用电路，前端采用CRM PFC转换器，后端采用LLC SRC DC-DC转换器。FL7930B 和 FAN7621S 在 150W 额定应用中以中等功率实现高效率，其中 CRM 和 LLC SRC 两级运行显示出性能。与连续导通模式 (CCM) 升压 PFC 转换器相比，CRM 升压 PFC 转换器可以在轻型和中等额定功率下实现更高的效率。这些好处源自消除了升压二极管和零电流开关 (ZCS) 的反向恢复损耗。LLC SRC DC-DC 转换器比传统的硬开关转换器实现了更高的效率。FL7930B 提供受控导通时间来调节输出直流电压并实现自然功率因数校正。FAN7621S 包括高侧栅极驱动器电路、的电流控制振荡器、频率限制电路、软启动和内置保护。高侧栅极驱动电路具有共模噪声消除能力，保证稳定运行并具有出色的抗噪声能力。使用零电压开关 (ZVS) 可以显着降低开关损耗并显着提高效率。ZVS 还显着降低了开关噪声，从而允许使用小尺寸的电磁干扰 (EMI) 滤波器。使用零电压开关 (ZVS) 可以显着降低开关损耗并显着提高效率。ZVS 还显着降低了开关噪声，从而允许使用小尺寸的电磁干扰 (EMI) 滤波器。使用零电压开关 (ZVS) 可以显着降低开关损耗并显着提高效率。ZVS 还显着降低了开关噪声，从而允许使用小尺寸的电磁干扰 (EMI) 滤波器。

BCM PFC 预调节器的基本操作

升压转换器广泛使用的工作模式是连续导通模式 (CCM) 和边界导通模式 (BCM)。这两个描述性名称指的是流经升压转换器的储能电感器的电流，如图 2 所示。正如名称所示，CCM 中的电感器电流是连续的；而在BCM中，当电感电流返回到零时，新的开关周期开始，这是连续导通和不连续导通操作的边界。尽管 BCM 操作在电感器和开关器件中具有较高的 RMS 电流，但它可以为 MOSFET 和二极管提供更好的开关条件。如图2所示，消除了二极管反向恢复，并且不需要快速恢复二极管。MOSFET 也以零电流导通，

BCM PFC 的基本思想是每个开关周期中电感电流从零开始，如图 3 所示。当升压转换器的功率晶体管导通固定时间时，峰值电感电流与输入成正比。电压。由于电流波形为三角波；每个开关周期的平均值与输入电压成正比。在正弦输入电压中，转换器的输入电流以非常高的精度跟随输入电压波形，并从源提取正弦输入电流。这种行为使得 BCM 运行中的升压转换器成为功率因数校正的理想选择。

图 4 显示了 MOSFET 导通时间和开关频率如何随着输出功率降低而变化。当负载减小时，如图 4 右侧所示，峰值电感器电流会随着 MOSFET 导通时间的缩短而减小，因此开关频率会增加。由于这会在轻负载条件下导致严重的开关损耗，并且启动时可能会出现过高的开关频率操作，因此 FL7930B 的开关频率被限制为 300kHz。由于具有可变开关频率的 BCM PFC 转换器的滤波器和电感器的设计应在频率条件下进行，因此值得研究 BCM PFC 转换器的频率如何随工作条件变化。

LLC 谐振转换器的考虑

在开关模式电源中获得不断增加的功率密度的尝试受到无源元件尺寸的限制。在较高频率下运行可大大减小变压器和滤波器等无源元件的尺寸；然而，开关损耗一直是高频操作的障碍。为了减少开关损耗并允许高频操作，已经开发了谐振开关技术。这些技术以正弦方式处理功率，并且开关器件进行软换向。因此，可以显着降低开关损耗和噪声。

为了克服串联谐振转换器的局限性，人们提出了 LLC 谐振转换器。LLC 谐振转换器是一种改进的 LC 串联谐振转换器，通过在变压器初级绕组上放置一个并联电感器来实现，如图 6 所示。当这种拓扑首次提出时，由于增加具有并联电感器的初级侧的循环电流有利于电路运行。然而，它可以非常有效地提高高输入电压应用的效率，其中开关损耗比传导损耗更占主导地位。