NCL30001+CCM模式单级PFC大功率LED驱动电源的设计.pdf

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1、第6期电源学报No.62012年11月JournalofPowerSupplyNov.20121袁2冯仕胜渊1.南京铁道职业技术学院自动控制系袁江苏南京210024曰2.扬州新世代袁江苏扬州225000冤摘要院LED是未来照明的发展趋势袁现阶段与传统光源相比LED相对较高的成本是制约其大规模使用的一个很重要的因素遥因此LED对驱动电源提出了高功率因数尧高效率尧长寿命尧小体积尧低成本的要求遥文中使用NCL30001设计了100W单级PFC大功率LED驱动电源在满足高功率因数尧高效率尧长寿命尧小体积的情况下极大的降低了LED驱动电源的成本遥并设计了样机给出了实验参数和结果遥关键

2、词院大功率LED曰单级PFC曰NCL30001中图分类号院TM344.1文献标志码院A文章编号院2095-2805渊2012冤06-0102-05随着经济的高速发展袁能源需求的矛盾越来越严重袁照明用电占社会总电能消耗的比重也越来越输入电压范围90-265VAC,输出电压48VDC袁输突出袁因此提高照明效率尧节约能源已经成为缓解出电流2.2A袁功率因数逸0.95袁开关频率Fs:70kHz遥用电紧张状况的重要手段之一袁高效节能尧环保尧长寿命的LED照明产品将会成为未来照明的主流遥但1.2.1输入EMI电路设计较高的成本是制约其大规模应用的一个重要因素遥输入EMI电路如图1所示院

3、L1尧L2为差模电感袁目前小功率LED驱动电源一般都是单级PFC袁L3为共模电感遥取C1尧C2电容容值为4700Pf遥而中大功率LED驱动电源一般用两级架构院PFC+EMI滤波电路的截止频率一般为开关频率的反激和PFC+LLC遥PFC+反激较PFC+LLC设计简单Fs70kHz五分之一曰即院截止频率f0===14kHz袁55且成本低遥而后者比前者的效率高很多遥相比较两11级式架构单级PFC成本要低的多遥本文选用的是安L3=2=32-12=27.5(2仔f0)伊c(2伊3.14伊14伊10)伊4700伊10森美半导体公司的单段集成功率因数校正(PFC)和mH袁L3取28耀30

4、mH遥隔离型降压交流-直流(AC-DC)电源转换的新离线如果在1MHz希望衰减20dB谐振频率fc=式LED驱动器要要NCL30001遥通过搭配NCS100261MHz101可以很方便地设定后级恒流值和最高输出电压值遥20/40==320KHz袁L1窑2=2=103.162(2伊仔伊fc)伊c由于NCL30001采用连续导电模式(CCM)工作袁减少1=53滋H32-12峰值电流的应力袁非常适合功率要求在40W到(2伊3.14伊320伊10)伊4700伊10150W的设计遥由于采用CCM模式单级别PFC袁所L1尧L2实际使用中也是按照共模环来绕制的遥相以省下专用PFC升压段袁

5、减少元件数量袁降低方案当于使用两级共模磁环电感的漏感作为差模电感2成本遥使用遥L1尧L2选取H10/6/4AL值为院1000nH/N的磁环袁椎0.45mm线径绕制10圈遥实际参数还是要根据传导尧辐射余量进行适当的调整遥收稿日期院2012-08-14第6期冯仕胜院NCL30001CCM模式单级PFC大功率LED驱动电源的设计10348伊2.24/34渊冤=1.07cm0.014伊0.1伊70kHz44将RM12的Ae院1.46cmAW院1.1cm代入公式院44AP=Ae伊AW=1.46伊1.1=1.6cm跃1.07cm袁RM12符合此功率输出对磁芯的尺寸要求遥图1EMI电路变

6、换器最低输入电压院VIN=VAC伊1.414=85伊1.2.2变压器设计1.414=120V考虑到体积和EMI袁变压器磁芯选择RM遥RM匝比院N=NP=VIN伊Dmax=120伊0.5=2.5NSV0伊(1-Dmax)48伊渊1-0.5冤磁芯因包裹性好袁所以具有较好的磁屏蔽优点袁减少了EMI的传播遥有利于通过电磁兼容设计袁同时峰值电流院IPK=2P0=2U0伊I0=2伊48伊2.2=2A浊VIN浊VIN0.85伊120RM磁芯较EE型相同功率具有更小的尺寸遥根据面初级电感量院LP=VIN伊Dmax=120伊0.5=0.428mH积乘积法选择磁芯的尺寸遥首先根据公式院AP=A

7、e伊IPK伊fs2伊70AW=渊P0冤4/3cm4遥式中院P0为输出功率渊W冤曰驻B磁原边匝数院NP=LP伊IPK=0.428伊2=36TsK驻BfT驻B伊Ae0.16伊146通变化量渊T冤曰fT为变压器的工作频率渊Hz冤曰K为副边匝数院N=NP=36=14.4Ts取14TsSN2.50.014(单端变换器)曰则有AP=渊P0冤4/3=K驻BfT为了减小变压器的漏感变压器采用夹层绕法袁图2驱动电源原理图至此完成了驱动电源中磁性元件的设计遥在电源通电后袁经过D5给电容C4充电遥当C4的电压达到门限电压时袁芯片启动工作