480V 300W LED 电源设计指南说明书 .pdf

LCC拓扑：在480V/300WAC-DCLED电源中实现高效率

作者：AkshatJain，FabrizioDiFranco，意法半导体

近年来，谐振转换器变得越来越流行，并广泛应用于各种应用，包括服务器通信和电源、照明和

消费电子产品等。谐振转换器之所以具有吸引力，部分原因在于它可以轻松实现高效率。它还允

许高频操作。本设计说明介绍了意法半导体的STEVAL–LLL009V1演示板：一种在300W数字

电源中实现谐振转换的方法（见图1）。

该系统由功率因数校正(PFC)和隔离式DC-DC转换器级（半桥LCC谐振转换器）组成，具有

同步整流功能。DC-DC功率级和输出同步整流使用意法半导体的STM32F334微控制器进行数

字控制，而在转换模式下运行的PFC级基于意法半导体的L6562ATPFC控制器。

该参考设计可以在恒压(CV)或恒流(CC)模式下工作。演示设计的性能已在交流电源条件下、在

整个负载范围内、270V-480V交流输入电压范围内进行了评估。电能质量参数在谐波标准IEC

61000-3-2的可接受范围内。

数字控制的优点

该设计采用数字控制方案，而不是基于使用模拟IC的标准方法。数字控制的主要优点是编程灵

活性，使设计人员能够针对任何给定条件即时调整参数和工作点，而无需对硬件进行任何修改。

相比之下，模拟系统只能针对特定范围进行调谐。

此外，用于照明电源的有价值的功能往往更具成本效益，并且更容易集成到数字系统中，因为它

们可以由单个IC实现。

例如：

●模拟或数字调光

●可通过0-10V、无线或其他方案进行调光控制

●调光分辨率配置

●温度监测

●保护功能

●通信功能

此外，数字控制在嘈杂的条件下比模拟方法提供更高的稳定性，因为它对组件容差、温度变化和

电压漂移不太敏感。

图1：STEVAL-LLL009V1评估套件

系统概览

STEVAL-LLL009V1参考设计（见图2）将270V-480VAC范围内的电源输入电压转换为48V

DC，CV模式下的最大电流为6.25A。在恒流(CC)模式下，它可以在36V至48VDC的输出电

压范围内提供6.25A的电流。

该设计提供0-10V输入来控制LED的亮度：这仅适用于电路板在恒流(CC)模式下运行时。模拟

调光也能以1%的电流分辨率实现。

带有隔离放大器的子卡可检测PFC输出电压，该电压也是DC-DC功率级的输入电压。PFC级

基于意法半导体的MDmeshK5高压功率MOSFET，而LCC转换器的半桥使用MDmeshDK5

功率MOSFET以实现高效率。

同步整流级在次级侧使用STripFETF7功率MOSFET以降低传导损耗。控制单元基于

STM32F33432位MCU，它将高分辨率定时器和丰富的模拟外设与强大的Arm®Cortex®-M4内

核相结合。

该参考设计配备了针对以下条件的全面保护功能：

•开路

•短路

•谐振电流

•输入欠压和过压

初级和次级部分均由基于意法半导体VIPer26K高压转换器的离线反激电路供电，该电路为控制

板、栅极驱动器IC和信号调节电路提供稳压电压。

图2：STEVAL-LLL009V1评估套件框图

LCC谐振转换器的操作

DC-DC功率级谐振回路已选择LCC拓扑（见图3）。LED驱动器需要恒流源配置：当频率改变

时，输出电流几乎与负载无关。在给定的谐振电感和电容下，与LLC拓扑相比，其电压增益峰值

更高，斜率更陡，从而在谐振回路的输入和输出处提供更宽的电压。

一方面，由于PFC预调节器级，在这种情况下输入电压范围不是那么重要。另一方面，宽输出

电压范围是LED驱动应用的一个关键特性，因为它可以适应更高的LED串电压。

图3：具有同步整流的半桥LCC谐振级

PFC输出电压对大容量电容器充电，以产生稳定的直流总线电压。半桥配置MOSFET进行切

换，以在GND和DC总线之间生成方波电压波形。方波电压施加到LCC谐振回路，该回路包括

电