基于PLC810PG控制IC的LED路灯驱动电路

　　摘　要： PLC810PG是一种带集成半桥驱动器的PFC与LLC组合离线控制器。基于PLC810PG的150W LED路灯电源，功率因数PF≥0. 97,系统效率η_total ≥92% ,符合IEC61000 - 3 - 2中对谐波电流的规定限制。

　　目前LED应用的一个热点就是LED 的道路照明。LED路灯技术主要有两大部分：一个是离线（off2line） LED驱动电源技术；另一个是LED 路灯模块及其散热和灯具技术。

　　由于用来取代高压钠灯等传统光源用于道路照明的LED路灯功率往往远超过75 W,因此要求LED路灯电源AC输入电流谐波含量必须符合IEC610002322等标准规定限制。为此， LED路灯电源必须采用功率因数校正（ PFC） 。

　　LED路灯电源大多采用开关型电源（ SMPS）拓扑结构。由于LED路灯功率通常达150 W 以上，不宜再沿用单开关反激式电路，而必须采用支持相应功率的电路拓扑，例如半桥LLC谐振拓扑结构。

　　1　半桥LLC谐振拓扑结构

　　半桥双电感加单电容（LLC）谐振转换器基本结构如图1 所示。在图1 中， Q1 和Q2 是半桥开关（MOSFET） , C_R , L_R 和变压器T1初级绕组线圈L_M 组成LLC谐振电感器L_R ,将其结合进变压器初级之中，如图2所示。对于图2所示的电路拓扑，仍称作LLC谐振结构，而不称其为LC谐振拓扑。

图1　半桥LCC谐振转换器基本结构

　　LLC谐振电路拓扑能提供较大的输出功率，保证半桥MOSFET的零电压开关（ZVS） ,具有高效率。

图2　将LLC谐振电感器并入到变压器初级

　2　PFC/LLC控制器PLC810PG

　3　采用PLC810PG的150W LED路灯电源

　　采用PLC810PG的150 W LED路灯电源电路如图5所示。

( a)输入滤波器、PFC主电路和偏置电源

( b) PFC控制输入与LLC变换器

图5　采用PLC810PG的150W LED路灯电源

　　3. 1　输入滤波器/PFC主电路/偏置电源

　　在图5 （ a）中，电容C1, C2, C3, C4, C5, C6和共模电感器L1, L2 组成输入EM I滤波器， R1 ～R3 在AC电源切断时为电容放电提供通路。NTC 热敏电阻RT1在系统启动时限制浪涌电流，当电路开始正常工作时，继电器RL1将RT1旁路， RT1不再有功率损耗，可使电源效率提高1%～1. 5%。

　　BR1是桥式整流器，在接通AC电源后，电流经二极管D1对PFC升压转换器输出电容C9 充电，浪涌电流不经过PFC电感器L4,从而使L4不会出现饱和。

　　L4, PFC开关（MOSFET）Q2,升压二极管D2和输出电容C9等，组成PFC升压变换器主电路。在140～265VAC输入电压范围内，输出电压稳定在385VDC （B+与B - 之间） ,并在BR1输入端产生正弦AC电流，使系统呈现纯电阻性负载，线路功率因数（ PF）几乎等于1。晶体管Q1,Q3等组成Q2的缓冲级。R6和R8是PFC级电流传感电阻，二极管D3, D4在浪涌期间箝位R6和R8上的电压（即两个二极管上的正向压降） 。Q2栅极和漏极串接的铁氧体磁珠（ Φ3. 5 mm ×3. 25 mm, 20 Ω ） ,用作改善EM I特性。PFC开关Q2的散热器通过C80接初级地（B - ） 。

　　L4的副绕组是偏置线圈， 其输出由D22, D23,R109, C75, C76倍压整流和滤波，作为后随偏置稳压器的DC输入。在系统通电后，电流通过Q24,D24对C70 充电，为U1 （ PLC810PG） 提供启动偏置。Q27,R111和齐纳二极管VR9组成射极跟随稳压器。当偏置电压V_CC达到稳定时，Q25关闭启动电路，并且Q26接通继电器RL1,将热敏电阻RT1短路。

　　3. 2　PFC电路控制输入和LLC变换器

　　基于U1的LED路灯PFC电路控制输入和半桥LLC谐振转换器电路如图5 （ b）所示。

　　在图5 （ b）中，U1引脚GATEP上的PWM信号驱动PFC开关Q2。R6和R8上的电流传感信号经R45,C73滤波输入到U1引脚ISP,来执行PFC算法控制，并提供过电流保护。PFC输出电压VB +经R39～41,R43, R46和R50取样，并经C25滤除噪声，输入到U1引脚FBP,来执行PFC输出电压调节和过电压以及电压过低保护。U1引脚VCOMP外部R48, C26, C28为频率补偿元件。当引脚VCOMP 上的信号较大时，Q20导通，将C26旁路，可使PFC控制环路能够快速响应。

　　Q10,Q11为半桥功率开关（MOSFET） 。C39是谐振电容。C39与变压器T1初级绕组构成LLC谐振槽路。T2次级输出经D9, C37, C38整流滤波，产生48 V输出，为LED路灯模块供电。

　　48 V的输出由R67, R66采样，经稳压器U3,光电耦合器U2及R54, D16, R53等反馈到U1 的FBL 引脚，来执行输出电压调节和过电压保护。流入引脚FBL的电流越大，LLC级开关频率也就越高。最高开关频率由U1引脚FMAX与VREF之间的电阻R52设定。R49, R51, R53设置下限频率。C27是LLC级软启动电容，软启动时间由C27和R49, R51共同设定。

　　R59是T1初级电流感测电阻。R59上的电流感测信号经R47, C35滤波输入到U1的ISL引脚，以提供过电流保护。

　　偏置电压V_CC经R37 , R38分别加至U1 的V_CC和V_CCL引脚，将U1模拟电源和数字电源分开。R55和铁氧体磁珠L7,在PFC与LLC地之间提供隔离。U1内半桥高端驱动器由自举二极管D8,电容C23和电阻R42供电。Q10和Q11散热器经C78连接到初级地（B - ） 。