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          PFC開(kāi)關(guān)電源硬件設(shè)計(jì)分享

          作者: 時(shí)間:2018-08-15 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          有源技術(shù)目前已經(jīng)在的新產(chǎn)品研發(fā)工作中應(yīng)用的較為成熟,但是在公共照明領(lǐng)域中,這一技術(shù)的適用范圍還并不是很廣泛。在今天和明天的文章中,我們將會(huì)為各位工程師們分享一種基于LED路燈的設(shè)計(jì)方案。本方案采用有源功能電路設(shè)計(jì)的室外LED路燈電源,其內(nèi)部特別設(shè)置有EMC電路和高效防雷電路,能滿(mǎn)足室外照明和抗雷需要。今天我們將會(huì)就這一方案的設(shè)計(jì)展開(kāi)詳細(xì)介紹。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201808/386972.htm

          系統(tǒng)總體框圖

          首先來(lái)看這一PFC開(kāi)關(guān)電源方案的總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本方案中,考慮到戶(hù)外LED照明的工作需要,我們選擇采用隔離變壓器和PFC控制實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的正常運(yùn)轉(zhuǎn),該系統(tǒng)能夠輸出恒壓恒流的電壓,驅(qū)動(dòng)LED路燈進(jìn)行照明。這一電路的總體框圖如圖1所示。

          圖1 PFC開(kāi)關(guān)電源模塊工作原理框圖

          相信很多從事LED照明研發(fā)工作的技術(shù)人員都非常清楚,目前市面上不少LED產(chǎn)品的抗浪涌的能力相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較差的,尤其對(duì)于抗反向電壓能力來(lái)說(shuō),更是如此。因此,加強(qiáng)這方面的保護(hù)就是本方案的重點(diǎn)。由于電網(wǎng)負(fù)載的啟甩和雷擊的感應(yīng),從電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌,有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。因此LED驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)具有抑制浪涌侵入,保護(hù)LED不被損壞的能力。EMI濾波電路主要防止電網(wǎng)上的諧波干擾串入模塊,影響控制電路的正常工作。

          在圖1所展示的這一PFC開(kāi)關(guān)電源模塊工作原理狂徒中,我們可以很清晰的看到,當(dāng)這一系統(tǒng)開(kāi)始正常運(yùn)行時(shí),三相交流電經(jīng)過(guò)全橋整流后變成脈動(dòng)的直流在濾波電容和電感的作用下,輸出直流電壓。此時(shí),主開(kāi)關(guān)DC/AC電路將直流電轉(zhuǎn)換為高頻脈沖電壓在變壓器的次級(jí)輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經(jīng)過(guò)高頻整流、LC濾波和EMI濾波,輸出LED路燈需要的直流電源。

          在本方案中,我們所設(shè)計(jì)的有源PFC開(kāi)關(guān)電源的PWM控制電路,采用電壓電流實(shí)現(xiàn)雙環(huán)控制,已達(dá)到對(duì)輸出電壓的調(diào)整和輸出電流的限制目的。該系統(tǒng)中的反饋網(wǎng)絡(luò)采用恒流恒壓器件TSM101和比較器,反饋信號(hào)通過(guò)光耦送給PFC器L6561。由于使用了PFC器件使模塊的功率因數(shù)達(dá)到0.95。

          DC-DC變換器設(shè)計(jì)

          在這一基于LED的有源PFC開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中,為了全面保證用電安全,本方案中我們選擇的DC-DC變換器采用隔離式反激結(jié)構(gòu),該種結(jié)構(gòu)的變換器有利于確保輸出電壓穩(wěn)定不變。就目前反激式開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用范圍來(lái)看,這種開(kāi)關(guān)電源主要應(yīng)用于輸出功率為5~150W的情況。這種電源結(jié)構(gòu)是由Buck-Boost結(jié)構(gòu)推演并加上隔離變壓器而得到,其工作原理如下圖圖2所示。

          可以看到,在反激式的DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,該系統(tǒng)主要使用變壓器作為儲(chǔ)能元件。開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí),變壓器儲(chǔ)存能量,負(fù)載電流由輸出濾波電容提供。當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí),變壓器將儲(chǔ)存的能量傳送到負(fù)載和輸出濾波電容,以補(bǔ)償電容單獨(dú)提供負(fù)載電流時(shí)消耗的能量。

          圖2 高頻DC-DC變換原理圖

          下面我們來(lái)詳細(xì)的看一下這種變換器的工作原理圖中,具體的參數(shù)含義。上圖所展示的隔離反激式DC-DC變換器工作原理圖中,T1為高頻隔離變壓器,VQ1為CMOS功率三極管17N80C3,VD7和VD8是瞬變抑制二極管,VD6為快恢復(fù)二極管,VD5為雙二極管,C3、C4、C5和C6為電解電容器。Ubout是來(lái)自整流橋的脈動(dòng)直流信號(hào),GD是來(lái)自功率因數(shù)校正電路的控制信號(hào)。變壓器的引線(xiàn)l和2組成一個(gè)繞組,給PFC器件提供工作電源,引線(xiàn)11和12組成一個(gè)繞組,為恒流恒壓器件和比較器提供工作電源。



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