一种用于LED路灯的高效率电源驱动器设计

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1、2009年12月照明工程学报Dec．2O09第2O卷第4期ZHA0MINGG0NGCHENGXUEBA0Vo1．20No．4一种用于LED路灯的高效率电源驱动器设计江磊蒋晓波陈郁阳刘木清(复旦大学电光源研究所，上海2oo433)摘要：本文分析并设计了一种针对LED路灯的高效率电源驱动器的AC／DC部分。电路采用了零电压开通技术降低了一次侧Mos管的开关损耗。本文还提出了一种可用于高输出电压情况下的混合型同步整流方案并对其工作原理和工作过程进行了较为详细的分析，并就如何减小变压器的损耗提出了一些看法。最后，本文介绍了设计样机进行的实验结果。关键词：高效率；LED驱动；同步整

2、流；平面变压器AHighEficiencyPowerSupplyDesignedforLEDStreetLightsJiangLeiJiangXiaoboChenYuyangLiuMuqing(InstituteforElectricLightSource，FudanUniversity，Shanghai200433)AbstractThisarticledesignsandanalysesanAC／DCpowersupplyadaptedtoLEDstreetlights．ThecircuitreducestheswitchlossofprimaryMOSFETbyZe

3、roVoltageSwitch(ZVS)，andaDewschemeforthesecondarysynchronousrectifierisintroducedandanalyzed．Besides，thisarticleintroducesmethodstoimpmvetheefficiencyoftransformerandpresentsexperimentalresults．Keywords：Highefficiency；LEDdriver；synchronousrectification；planartransformer1)单灯最大功率不超过100W。1引言

4、2)为提高路灯的可用性，灯具中LED分为若干组，每组中LED串联驱动，组间分别驱动，单组近年来，随着大功率白光LED技术的发展，照损坏不影响其它组LED。明产业开始面临新的机遇与挑战。LED越来越多地3)为提高安全性，输入与输出之间需要电气隔被应用于通用照明领域，道路照明则是其中一个极离。具潜力的重要应用领域⋯。由于LED本身所特有的4)电源需具有较高的功率因数。长寿命、潜在的高光效的特征，设计一款能够充分为满足以上要求，本设计采取AC／DC恒压电源发挥此特征的高效率恒流驱动电源则显得尤为重要。与多路DC／DC恒流驱动级联的方式驱动多路LED。AC／DC部分采用反激式拓扑

5、，输出52V，100W。2高效率LED电源驱动器的设计DC／DC部分采用国半的LED恒流驱动芯片LM3404。与分析本文仅介绍AC／DC部分的设计。反激式电源的损耗主要在于3个地方：1)一次2．1设计概述侧Mos管的损耗，包括导通损耗和开关损耗。2)二在本次针对LED路灯进行电源设计时，需充分次侧整流二极管的损耗。3)高频变压器的损耗，主考虑到此应用的特点与要求：要包括铁损、铜损及漏感造成的损耗。为提高电源第2O卷第4期江磊等：一种用于LED路灯的高效率电源驱动器设计55的效率，主要需从这三个方面采取措施，减小损耗。2．2控制方式及零电压开通设计本设计中，采用sT公司的L

6、6562作为主控芯片，L6562是一款经济型功率因数校正控制器。反激式电源工作在不连续导电模式(DCM)，通过前端EMI滤波器自动实现高的功率因数。为减小初级Mos管损耗，我们选用sT公司的Mos管STP11NM60，导通电阻0．45l-2，可以有效减少导通损耗，并采用准谐振技术，实现对Mos管的零电压开通，可以最大限度地减小开关损耗。自从20世纪70年代以来，软开关得到了充分发展J，准谐振技术也有了成熟的应用J。L6562本身就具有零电压开通检测管脚，可以较为方便地实现当Mos管漏极电压降到谷底时将其开通。图1实现零电压开通电路的原理图具体设计如图1所示，其中，Tl为变

7、压器的一次侧绕组，1’2为辅助绕组。1)t。～t时段，Mos管M1开通，整流输出电压Uc流经变压器T1绕组，电流I1上升。2)t时刻，Mos管关断，Mos管电压U2上升，变压器初级绕组电流I1换流到次级绕组电流I2。3)t～t时段，变压器开始向副边输送能量，副边的充电电流I2随时间线性减小。4)t，时刻，I2降为0，储存于变压器中的能量释放完毕。5)t：～t时段，变压器T1绕组电感Ll，漏感L2与Mos管漏极对地电容cl开始谐振，谐振频率f：1／(27r~／(+：)c，)。，I12作为辅助绕组之一，其一端电压u1随U2降低，当