高效率DC/DC恒流電源LED驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

　　3.3 n ， Lm 的選擇

　　為使開(kāi)關(guān)頻率的范圍縮窄， 實(shí)際變壓器繞組匝比應(yīng)小于期望的變壓器繞組匝比，n《Nnor.n 減小，半載時(shí)的工作頻率降低，但同時(shí)滿載的工作頻率增高，工作點(diǎn)偏離諧振點(diǎn)較遠(yuǎn)，電路工作在更連續(xù)的狀態(tài)。在諧振電流還很大時(shí)，MOSFET 被強(qiáng)行關(guān)斷；二極管關(guān)斷時(shí)流過(guò)它的整流電流也很大。這樣MOSFET 和整流管的開(kāi)關(guān)損耗會(huì)增大， 在大電流場(chǎng)合更加明顯。所以n 不宜取值過(guò)小。

　　從減小開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通損耗的角度考慮， 變壓器Lm 的值越大，初級(jí)電流有效值越小，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通損耗也越小，故希望Lm 越大越好。但Lr 一定時(shí)，Lm 越大則m 越大，增益曲線的斜率變小。為保證所需的Uo 使變換器的工作頻率范圍變寬，會(huì)影響Uo 降到一半時(shí)的效率。所以，在保證一定的開(kāi)關(guān)頻率范圍的前提下，Lm 越大越好。

　　上述所有參數(shù)的設(shè)計(jì)需要綜合考慮多方面因素，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行合理的取舍，針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)合找到最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)上述理論分析，設(shè)計(jì)了一臺(tái)恒流寬范圍輸出LLC 變換器樣機(jī)，并進(jìn)行了效率優(yōu)化。指標(biāo)要求為：Uin=400 V，輸出電流Io=0.7 A，Uo=200~100 V.

　　主開(kāi)關(guān)管選用FDP12N50， 次級(jí)整流二極管選用SF1005G.Nnor 需按輸出電壓最大值設(shè)計(jì)：Nnor=Uin /（2Uomax）=1.

　　實(shí)際變壓器初次級(jí)匝比n《Nnor.采用多套不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行效率優(yōu)化后，得最佳參數(shù)： fr=60 kHz，n=0.85，Lm=800 μH，m=3.75，Cr=33 nF，Lr=213 μH，fs=84~150 kHz.變換器在滿載（Uo=200 V）和半載（Uo=100 V）時(shí)開(kāi)關(guān)管兩端電壓波形uds、開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形ug 和諧振電流iLr 波形如圖4 所示。

　　圖4 開(kāi)關(guān)管ug，uds 及iLr 波形

　　測(cè)得樣機(jī)的效率曲線如圖5 所示。可見(jiàn)，fs 變化范圍選擇在80~150 kHz，f1 選在60 kHz 較為合理。樣機(jī)效率較高，整機(jī)效率達(dá)到95.5%~97.2%.

　　圖5 半橋LLC 的效率曲線

　　5 結(jié)論

　　介紹了恒流寬范圍輸出LLC 諧振變流器的設(shè)計(jì)方法，指出其與傳統(tǒng)恒壓LLC 設(shè)計(jì)上的不同考慮，分析了各設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。對(duì)于寬范圍輸出的LLC，工作區(qū)間應(yīng)設(shè)計(jì)在開(kāi)關(guān)頻率高于諧振頻率，直流增益小于1 的區(qū)域。實(shí)驗(yàn)證明，在整個(gè)負(fù)載變化范圍內(nèi)效率均高于95.5%.該設(shè)計(jì)方法較適合于小電流輸出場(chǎng)合，樣機(jī)輸出電流為0.7 A.若是大電流輸出，工作在連續(xù)狀態(tài)下的LLC 開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通損耗、二極管關(guān)斷損耗影響明顯，效率會(huì)下降。