基于PLC810PG的150W LED路灯电源设计

　　目前LED路灯电路拓扑有数种方案可供选择，其中之一是双电感加电容(LLC)半桥谐振拓扑结构(HBLLC)。在实际应用中，半桥驱动的LLC谐振拓扑大多将谐振电感器并入到变压器初级线圈绕组之中。

　　美国功率集成(PI)公司推出一种带高压(800V)MOSFF,T驱动器的集功率因数校正(PFC)与HBLIC控制器于一体的PLC810PC．适用于80W~600W的LED路灯电源电路。

　　一、PLC810PG简介
　　
　　PLC810PG芯片集成了连续电流模式(CCM)功率因数校正(PFC)控制器和PFC开关(MOSFET)栅极驱动器、半桥LLC谐振控制器及半桥高，低端MOSFET栅极驱动器与过电压、电压不足、过电流保护电路等。PLC810PG采用24脚管体塑料无铅封装，引脚排列如下图所示。下表所示为PLC810PC各个引脚功能。

引脚引脚功能类别名称序号Vcc引脚vcc7IC内部小信号横拟电路正电源电压输入端VCCL16半桥LLC谐振变换器低端MOSFET驱动器电源电压输入端VCCHB13半桥ELC谐振变换器高端悬浮电源电压施加端CND引脚GND2所有模拟小信号回复节点GNDP(8)、(19)PFC(MOSFET)栅极驱动信号地，在PCB上必缅直接到GND端GNDL9半轿LLC谐振变换器低端MOSFET驱动器回复端，必须连接到低端MOSFET源极其他引脚HB14半桥桥中间点，同时又是半桥LLC高端驱动器回复端ISP3PFC电流感测输入端，用下PFC控制算法和电流限制ISL22半桥LLC级电流感测输入，执行快速，慢速两电平过载电流保护GATEP6PFC(MOSFET)栅极驱动信号输出端GATI:L10半桥LLC低端MOSF'ET栅极驱动信号输出端CATEH12半桥LLC高端MOSFET栅极驱动信号输出端VREF4半桥LLC反馈电路3.3V的电压参考端FBP23PF'C升压变换器输出电压反馈输入，履行PFC输出电压调节和过电压、电压过低及压环保护VCOMP1PFC反馈频率补偿元件连接端，内部连接跨导放大器输出，该脚上0.5V~2.5V的线性电压输入到内部乘法器FBL20半桥I．I,C级反馈输入端，进入该引脚的电流决定I．LC开关频率FMAX8从该引脚到VREF连接一个电阻，设定半桥uLc最高频率RSVDI5该脚必须连接到VREF引脚RSVD217这两个引脚必须连接到GND引脚NCRSVD318NC(11)、(15)．(24)不连接端

　　二、采用PLC810PG的150WLED路灯电路
　　
　　基于PLC810PG的150WLED路灯电路如下图所示。这种LED路灯电源的AC输入电压范围为140V—265V．在输出电流为o.05v~3.125A时的输出电压是48V，输入功率因数≥0.97，满载下系统总效率≥92%。
　　
　　（一）输入电路和PFC升压变换器功率级
　　
　　150WLED路灯电源输入电路和PFC功率级如下图(a)所示。

　　1．输入EMI滤波器与桥式全渡整流器电容Cl、c5、C3、C4、C2、C6和共模电感器L1、L2组成FMI滤波器。当AC输入关断时．R1~R3为电容放电提供通路。BR1为桥式整流器，其输出(VBridge+)为PFC升压级输入。

　　2．输入保护Fl为保险丝．RVI为过电压保护元件。

　　NTC热敏电阻RT1提供浪涌电流限制。在系统启动之后正常工作期间，RT1被继电器RL1短路．RT1上没有电流通过，系统效率能增加l%~l.5%。

　　3．PFC功率级PLC810PC(U1)的PFC控制器与输入（小）电容C7、输出电容C9、电感器L4、升压二极管D2、功率开关Q2(MOSFET)等组成连续模式有源PFC升压变换器，在B+上的输出电压是385VDC。Ql、Q3、R7、R9和铁氧体磁珠l（φ3.5mmx3.25mm，21Ω）为02缓冲来自UI引脚CATEP上的PWM驱动信号。R6、R8是PFC电流传感电阻．D3、D4用作箝位R6/R8上的电压。在系统加电时，Dl为充电输出电容C9提供通路，从而使流涌电流不会通过lA．致使lA避免出现饱和。PFC电路的作用是在BRI输入端产生与AC电压同相位的正弦AC电流．谐波满足IEC61000-3-2规范限制要求。

　　4．初级偏置电源与启动lA的辅助绕组连接由D22、D23、C75、C76和R109组成的倍压整流电路。Q24，Q25、Q27、VR10、VRI1、D24、C70、R103、Rlll、R113.R114和R117构成偏器稳压器，井提供启动功能。R113通过Q24充电C70．为UI提供启动偏置。RVIO对Q24输出起箝位作用。当初级偏置达到稳定时．Q25关断启动电路。Q27、Rlll和VR9形成一个简单射极跟随稳压器。当偏置电源达到稳压时．Q26接通继电器RL1．将RTI短路。

　　5.IA选择LA采用PQ32/20铁氧体磁芯对和12引脚配套骨架，主绕组（引脚(1)与(6)之间）用20AWG（相当于+0.864mm_0.892mm）漆包线绕35匝，偏置绕组（引脚(8)与(7)之间）用28AWG(φ0.358mm~0.373mm)漆包线绕2匝。初级电感值为580μH(±10%)。

　　（二）PFC控制电路与LLC半桥谐振变换器
　　
　　150WLED电源PFC控制电路与LLC半桥谐振变换器电路如下图(b)所示。

　　1．PFC控制电路PFC输出电压(VB+)经R39~R41、R43、R46和R50反馈到Ul的FBP引脚，以执行输出电压调节和过电压及欠电压保护。电流感测信号经R45、C73滤波输入到Ul的ISP引脚，以履行PFC控制算法和过电流保护。UI引脚VCOMP外部R48、C26、C28为环路频率补偿元件。在大幅度信号出现时．020导通，将C26旁路。UI引脚CATEP上的输出经R44驱动Ql、Q3和Q2。

　　2．主控制器PLC810PG电源PLC810PC(UI)引脚VCC导通门限是9.IV．欠电压关闭门限是8.IV。偏置稳压器输出vcc（典型值是12V）分别经R37、R38加至UI引脚Vcr.和vc-CL．将模拟和数字电源电压分开。C29，C32和C31分别是Vcc和VCCL引脚上的退耦和旁路电容。R55和磁珠L7为模拟和数字电源提供地(CND和GNDL)和频率隔离。二极管D8、R42和C23为Ul半桥高端驱动器（引脚VCCHB）提供自举操作电源．UI引脚HB为其返回端。

　　3．半桥（HB)LCC谐振变换器
　　
　　(l)HBLCC主电路Qlo、Qll为LLC变换器开关MOSFET．C39是初级谐振电容器，变换器Tl初级与C39组成LLC谐振电路（谐振电感已并入到Tl初级之中）。

　　变压器Tl次级输出经D9、C37和C38整流滤波．产生40V、3.125A的DC输出，为LED阵列供电。

　　(2)HBLLC控制电路R59提供初级电流感测。R59上的电流感测电压经R58，C35滤波，输入到U1的ISL引脚，以提供过电流保护。

　　输出电压经R66、R67分压，再经U3、U2、R54、D16、R53反馈到UI的FBL引脚。

　　连接在UI引脚FMAx与VREF之间的电阻R52．用来设定HBLLC级的最高开关频率（可达正常工作频率1OOkHz的2～3倍）。HBLLC级的实际—r作频率可以从50kHz到300kHz之间变化。R49、R51相R53设置频率下限。C27为软启动电容。

　　(3)主变压器TI规格Tl使用ETD39磁芯。Tl初级绕组（引脚(7)与(9)之间）用75股线径是O.lmm的绞合线绕39匝，电感量是820μH．漏感是lOOμH；次级绕组用175股O.lmm的绞合线在引脚(10)与(11)之间和引脚(11)、(12)与(13)之间各绕9匝。

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