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TI新型两级拓扑结构低成本LED驱动方案
(2024年11月22日更新)

设计采用TI UCC25710多串变压器LLC控制专利技术,实现了新型离线式LED照明驱动解决方案。与传统的高功率相比(>100W)的AC/DC加上多个恒流DC/DC转换器的LED照明驱动,新的两级拓扑结构效率更高,系统成本更低。基于这种多串变压器LLC开发了100种控制技术WLED照明驱动参考设计PMP4302A,其负载可直接连接4串LED负载(每串10~15LED,每串输出电流为500mA)。实验结果表明,新的拓扑结构非常适合户外和商业领域PWM或模拟电路调光的通用LED照明应用。同时,该电路系统架构也可用于高效、超轻LED背光电视的电源。

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UCC25710是用来实现多串的LED准确控制背光源的应用LLC半桥式控制器。它专为多变压器、多串LED架构而优化。多个控制器和架构可以使用LED实现串中的绝佳LED电流匹配。与现有的LED与背光源解决方案相比,这种多变压器方案AC输入向LED负载总效率最高。LLC控制器的功能包括具有可编程F的压控振荡器(VCO)最小值和F最大值为500ns半桥式栅极驱动器和固定死区时间GM电流放大器。LLC控制器的功率输送VCO调整频率。该VCO频率范围准确,可编程。在超低功率电平下,VCO频率从F变为最大值到零,最大限度地提高低LED电流条件下的效率。

新型高功率离线型LED照明驱动拓扑结构

基于传统拓扑结构中的问题,本文采用德州仪器(TI)多串变压器LLC谐振控制器UCC25710,实现了新的拓扑结构设计。图2是新拓扑结构的框图,包括PFC多串隔离变压器LLC转换器的两级电路结构节省了传统结构DC/DC多串恒流部分。在PFC电路后面半桥式隔离多串LLC谐振转换器,使变压器初级绕组串联连接。基于磁平衡理论,因为初级绕组电流和串联电流相同,所以各个隔离式变压器都将具有相同的输出电流用于驱动每串LED负载,每个变压器可以驱动两串独立的LED负载,电气隔离。

多串变压器LLC谐振控制器(该设计使用UCC25710)5710,可监测LED负载总电流通过变压器原边绕组调整正弦波交流电流,通过磁平衡理论保证每串LED负载具有恒定电流输出。

与传统的LED与照明驱动拓扑结构相比,新型拓扑结构具有以下重要特点:

1.高效率。因为新系统只有PFC电路及多串变压器LLC据估计,两级电路的总效率可达92%。

2.低成本。与传统的高功率相比LED照明系统拓扑结构,新系统拓扑结构只包括两级电路和较少的控制器,这将有效降低成本。

3.系统可靠性高。众所周知,LED照明系统的可靠性取决于LED散热管理和电源驱动、故障检测和保护系统以及电气元件的数量。由于新系统具有电气元件数量少、效率高的特点,系统可靠性将大大提高。

4.良好的EMI性能DC/DC电路环节,这将有利于EMI性能。LLC转换器在零电压下工作ZVS有助于减少开关阶段的噪声干扰。

5.兼容调光LLC控制器位于变压器的次级侧,每串负载的总电流将作为电流反馈电路,因此可作为整体使用PWM调光或模拟调光。

新型多串变压器LLC谐振控制器

UCC25710是基于LLC开发谐振半桥拓扑结构。控制器反馈回路利用总电流采样电阻进行调整LED串负载总电流。,LED串负载总电流将被接受R3到CS引脚检测到电流环路误差放大器用于调节LED输出总电流实现恒流,编程控制电流放大器的最小和最大开关频率lcomp输出设置为VCO(电压控制振荡器)的控制电压,这样为LED串的LLC拓扑结构配有闭环电流反馈电路。

输出)设置VCO控制电压。第二,在启动阶段,软启动引脚SS将会控制VCO响应直到超过电流电路误差放大器输出lcomp。三是调光阶段,VCO电容器输入的升降率C2,DSR控制引脚调光变化率的电压。同时VCO将由控制电平底座lcomp持续控制。关闭调光或过渡阶段,DSR电容器C2和44uA内部电流控制Vvco的变化率。当关闭时,DSR通过44uA当启动时,电流源向地面放电,DSR通过44uA电流源向lcomp放电。这将最大限度地减少电机可能产生的。

LED调光输入ILED-ON控制LED照明的调光启动和关闭。此外,降低、关闭或调光循环的边界可能会延迟,使电流回路在低调光负载循环中可以持续控制,甚至在变化缓慢的情况下。总之,UCC25710装置包括整体实现LED所有必要的驱动功能,包括电流环路误差放大器,VCO,参考调节器,软启动,调光负载循环补偿LED输出过压(OV)、LED输出欠压(UV)、过温、原边过流等保护措施。该装置还提供额外的功能,即在调光过程中最大限度地降低音频噪声,并提供可控和快速LED电流上升和下降时间。除多串变压器外,还用于多串变压器LLC除拓扑结构外,拓扑结构丰富LED保护和调光控制功能,UCC25710高电压单串需要调光接口LED负载输出应用也是不错的选择。

100W离线型LED照明驱动系统的设计利用UCC28810(TMPFC),UCC27510LLC谐振控制器)和UCC286TI一级代理本设计开发了100(绿色模式反激控制器)W的参考设计PMP4302A,设计有四串LED输出,每串可连接10~20LED负载。用于演示的电路板尺寸为245mm(L)x18mm(W)x11mm(H),外形尺寸非常适合日常高功率LED照明。上图显示PMP4302A电路板的参考设计包括EMI输入滤波器,TMPFC电路、辅助电源电路和多串LLC电路。表1给出了参考设计的规格。

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ISO7760:隔离
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INA115:放大器
TI 1MHz、50μV、11nV/√Hz、3mA 功耗、支持开关增益的精密仪表放大器
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