基于FAN6300准谐振LED路灯电源的设计

随着能源危机和气候变暖问题越来越严重，节能已成为全球普遍关注的话题。照明是人类消耗能源的一个重要方面，约占世界总耗能的20%,因此研究和开发绿色节能照明技术已越来越受到重视。大功率LED 路灯是通过直流电压点亮大功率LED 组来实现照明需求的一种新型照明方式，因此传统的用以驱动白炽灯、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED.本文根据大功率LED 的工作特性(V-I 特性)和LED 路灯的驱动要求，在通用的宽输入电压范围(90~265 V)内，利用电力电子技术和PWM 集成控制芯片，设计了一种准谐振高压恒流LED 路灯驱动电源，简化了电路结构，提高了电源的工作效率。

对于传统的硬开关反激式转换器，寄生电容将与变压器原边漏感发生振荡。寄生电容上的电压数值一般都较大，当下一时钟周期的MOSFET 再次导通时，寄生电容会通过MOSFET 放电，并产生很大的电流尖峰。由于此时MOSFET漏源之间承受高电压，该电流尖峰就会产生开关损耗，同时电流尖峰含有大量的谐波含量，因而又会产生EMI.考虑以上因素后，如能利用检测电路有效识别MOSFET 漏源电压的谷值，并在这时开通MOSFET,由于此时寄生电容上电压最小，导通时的电流尖峰也将会最小化，这种工作模式常被称为准谐振开关[3].因此，准谐振技术的基本原理就是利用MOSFET 两端的电容(寄生电容或外接电容)与变压器原边漏感产生的谐振，通过实时检测开关器件两端的谷底电压来控制开关管的近似零电压开通，减小了MOSFET 的开关损耗，提高了变换器的效率。此外，更软的开关特性降低了电源的EMI 噪声，允许设计人员减少使用滤波器的数目，因而降低成本。整个电路结构简单，满载效率高，空载损耗小。

1 驱动电源设计要求

LED 是电流驱动元器件，它的亮度取决于它的正向电流[4],因此用恒定电流电源驱动LED 是最好的方法。恒流源可以避免因输入电压的波动使输出电流波动，从而使得LED的亮度始终保持不变。对于恒流驱动方式，LED 采取串联驱动的连接方式又是最好的选择。考虑到串联方式会引起输出电压过高问题，本例选40 个1 W LED 进行串联连接，这样就需要设计额定功率为40 W 的电源与之配套。根据路灯的实际照明要求，只需将40 W 电源作为一个基本模块进行相应的功率扩展即可。40 W 电源的具体设计要求如下：(1)输入电压为90~265 V;(2)额定输出电压132 V;(3)额定输出电流330 mA;(4)电源效率η=90%.

2 基于FAN6300 的准谐振电路设计

FAN6300 是飞兆公司推出的一款高集成度PWM 控制芯片，欧司朗也正在考虑将FAN6300 用于其12 W 到60 W 的LED 驱动器产品。FAN6300 的内部谷底电压检测器确保功率系统在较宽的家用电力范围和任何负载条件下都在接近谐振的状态运行，并减少开关损耗以最大限度地降低MOSFET 漏极上的开关电压。FAN6300 还具备多种保护功能，如逐脉冲电流限制功能可以为系统提供短路和开路保护，增强了电源的可靠性。因此，采用FAN6300 可以大幅度提升反激式变换器的工作性能。本文中电源主电路采用单端反激式拓扑结构，电路如图1 所示。

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