英飞凌高效LED照明解决方案

     摘要：在大功率通用照明应用中，由于LED制造所导致的正向压降的离散性和散热问题，要求LED照明解决方案采用高度精确、高效和高可靠性的电源。本文介绍了英飞凌专为LED照明应用而开发的电源解决方案。
　　英飞凌的LED（发光二极管）照明解决方案采用了PFC（功率因数控制器）+LLC（逻辑链路控制）+线性驱动器双级拓扑，并实现了反馈控制。主级由PFC + LLC构成，充当交流-直流转换器，次级由线性LED驱动器BCR450 + BDP947功率晶体管构成，作为LED恒流源。借助8位微控制器，该方案不仅具备保护、调光、智能控制和通信等功能，而且更提高了线性LED驱动器的效率。

　　该方案避免了使用单一稳压输出时遇到的多通道LED之间电流不平衡及开关模式LED驱动器要求使用更多外置元件而产生的产品稳定性问题。它降低了产品成本，提高了稳定性。更为重要的是，线性LED驱动器不会产生电磁干扰。此外，该解决方案在次级端未使用电解电容，从而延长了使用寿命。
　　在主级利用升压转换器拓扑，借助TDA4863-2G IC（集成电路）来提供功率因素校正；这个PFC可驱动高压MOSFET，提供400V DC输出电压。
　　ICE2HS01G IC是一个高性能脉冲频率调制谐振控制器，确切地讲，是一个半桥LLC谐振转化器。它以50%的占空比工作，支持两个主用栅极驱动，并实现了180°相移。它结合脉冲晶体管、驱动器IC以及主侧和次侧MOSFET，共同降低直流电压。
　　利用集成了MOSFET的固定频率电流模式PWM控制器——集成式功率IC CoolSET? F3R ICE3BR4765J，实现了辅助反激式转换器。它为微控制器运行提供了5V直流电源，为线性LED驱动器运行提供了12V直流电源。

　　线性LED驱动器BCR450经专门设计，具备诸如±1.5%的高输出电流精度、过流保护、过压保护和保护LED免受热过载损害等特性，适用于大电流通用照明应用。
　　BCR4 5 0 结合外置功率晶体管BDP947，提供了高达每通道2000mA的恒定LED电流。可以利用外置检测电阻， 调节该输出电流。归功于功率晶体管和检测电阻的低电压降（~0.6V），该解决方案具有很高的效率。利用线性L E D 驱动器BCR450，不会产生电磁干扰问题，也不需要电解电容，降低了产品成本，提高了使用寿命。
　　独立式多通道拓扑提高了LED灯具的设计灵活性。将LED驱动电源和驱动器运行电源分隔开，则进一步提高了灵活性。直流输入电压范围在数十伏特到百伏特之间。这有助于降低系统成本，提高系统效率。

　　英飞凌的8位微控制器将监视所有通道上的功率晶体管和检测电阻的电压降，评估通道效率，并生成相应占空比的PWM（脉宽调制）反馈信号发送给主级LLC。简单的RC滤波电路将该PWM信号转换为直流电平，作为LLC的参考电压。根据参考电压，LLC将调节直流输出电压。在48V直流输入电压条件下，这种经优化的输出电压可将线性LED驱动器的效率显着提高至98%。

　　与此同时，微控制器向线性驱动器BCR450提供PWM输出（最多6个PWM通道），可支持调光操作，以调节LED的亮度。它还允许单独的开关控制，以避免因一个通道发生故障而关断整个电源。

　　下面列出了英飞凌120W LED路灯演示/参考设计特性：
　　● 具备反馈控制的双级电源拓扑；
　　● 电源电压：90 ~270 VAC；
　　● 输出电压：37~48 VDC；
　　● 输出电流：4个通道× 700 mA（最多8个通道，240W）；
　　● 功率因数 > 0.95；
　　● PWM调光范围：25% ~ 100%；
　　● 总体功率效率高于91%；
　　● 次侧不产生电磁干扰；
　　● 开路和短路保护以及自动检测。