基于FAN6300準諧振LED路燈電源的設計

　　隨著能源危機和氣候變暖問題越來越嚴重，節能已成為全球普遍關注的話題。照明是人類消耗能源的一個重要方面，約占世界總耗能的20%,因此研究和開發綠色節能照明技術已越來越受到重視。大功率LED 路燈是通過直流電壓點亮大功率LED 組來實現照明需求的一種新型照明方式，因此傳統的用以驅動白熾燈、日光燈、節能燈、鈉燈等光源的電源并不適合直接驅動大功率LED.本文根據大功率LED 的工作特性（V-I 特性）和LED 路燈的驅動要求，在通用的寬輸入電壓范圍（90~265 V）內，利用電力電子技術和PWM 集成控制芯片，設計了一種準諧振高壓恒流LED 路燈驅動電源，簡化了電路結構，提高了電源的工作效率。

　　對于傳統的硬開關反激式轉換器，寄生電容將與變壓器原邊漏感發生振蕩。寄生電容上的電壓數值一般都較大，當下一時鐘周期的MOSFET 再次導通時，寄生電容會通過MOSFET 放電，并產生很大的電流尖峰。由于此時MOSFET漏源之間承受高電壓，該電流尖峰就會產生開關損耗，同時電流尖峰含有大量的諧波含量，因而又會產生EMI.考慮以上因素后，如能利用檢測電路有效識別MOSFET 漏源電壓的谷值，并在這時開通MOSFET,由于此時寄生電容上電壓最小，導通時的電流尖峰也將會最小化，這種工作模式常被稱為準諧振開關[3].因此，準諧振技術的基本原理就是利用MOSFET 兩端的電容（寄生電容或外接電容）與變壓器原邊漏感產生的諧振，通過實時檢測開關器件兩端的谷底電壓來控制開關管的近似零電壓開通，減小了MOSFET 的開關損耗，提高了變換器的效率。此外，更軟的開關特性降低了電源的EMI 噪聲，允許設計人員減少使用濾波器的數目，因而降低成本。整個電路結構簡單，滿載效率高，空載損耗小。

　　1 驅動電源設計要求

　　LED 是電流驅動元器件，它的亮度取決于它的正向電流[4],因此用恒定電流電源驅動LED 是最好的方法。恒流源可以避免因輸入電壓的波動使輸出電流波動，從而使得LED的亮度始終保持不變。對于恒流驅動方式，LED 采取串聯驅動的連接方式又是最好的選擇。考慮到串聯方式會引起輸出電壓過高問題，本例選40 個1 W LED 進行串聯連接，這樣就需要設計額定功率為40 W 的電源與之配套。根據路燈的實際照明要求，只需將40 W 電源作為一個基本模塊進行相應的功率擴展即可。40 W 電源的具體設計要求如下：（1）輸入電壓為90~265 V;（2）額定輸出電壓132 V;（3）額定輸出電流330 mA;（4）電源效率η=90%.

　　2 基于FAN6300 的準諧振電路設計

　　FAN6300 是飛兆公司推出的一款高集成度PWM 控制芯片，歐司朗也正在考慮將FAN6300 用于其12 W 到60 W 的LED 驅動器產品。FAN6300 的內部谷底電壓檢測器確保功率系統在較寬的家用電力范圍和任何負載條件下都在接近諧振的狀態運行，并減少開關損耗以最大限度地降低MOSFET 漏極上的開關電壓。FAN6300 還具備多種保護功能，如逐脈沖電流限制功能可以為系統提供短路和開路保護，增強了電源的可靠性。因此，采用FAN6300 可以大幅度提升反激式變換器的工作性能。本文中電源主電路采用單端反激式拓撲結構。