基于PLC810PG控制IC的LED路灯驱动电路

　　PLC810PG是美国Power Integrations （ P I）公司推出的一种新型控制IC。这种控制IC采用24引脚窄体塑料无铅封装，引脚配置如图3所示。

图3　PLC810PG引脚排列

　　PLC810PG芯片集成了连续电流模式（CCM） PFC控制器和PFC开关（MOSFET）驱动器、半桥LLC谐振控制器及半桥高、低端MOSFET驱动器，如图4所示。

图4　PLC810PG功能框图

　　2. 1　PFC控制器

　　PLC810PG的CCM PFC控制器只有4个引脚（除接地端外） ,是目前引脚最少的CCM PFC控制器。这种PFC控制器主要是由运算跨导放大器（OTA） 、分立电压可编程放大器（DVGA） 和低通滤波器（LPF） 、PWM电路、PFC MOSFET驱动器（在引脚GATEP上输出）及保护电路组成的。PFC控制器有两个输入引脚，即引脚ISP （3）和FBP （23） 。

　　FBP引脚是PFC升压变换器输出DC升压电压的反馈端，连接OTA 的同相输入端。OTA 输出可视为是PFC控制器等效乘法器的一个输入。OTA在引脚VCOMP （1）上的输出，连接频率补偿元件。反馈环路的作用是执行PFC输出DC电压调节和过电压及电压过低保护。IC 引脚FBP 的内部参考电压V_FBPREF = 2. 2 V。如果引脚FBP上的电压V_FBP > V_OVN= 1. 05 ×2. 2 V = 2. 31 V, IC则提供过电压（OV）保护，在引脚GATEP上的输出阻断。如果电压不足使V_FBP V _{IN （L ）} = 0. 23 ×2. 2 V = 0. 506 V, PFC电路则被禁止。如果V_FBP VSD _{（L ）} = 0. 64 ×2. 2 V = 1. 408 V,LLC级将关闭。

　　PLC810PG的ISP引脚是PFC电流传感输入，用作PFC算法控制并提供过电流（OC）保护。PFC在ISP引脚上的过电流保护（OCP） 解扣电平是- 480mV。

　　2. 2　LLC控制器

　　半桥LLC谐振控制器的FBL引脚是反馈电压输入端。流入引脚FBL的电流越大， LLC转换器的开关频率则越高。LLC 级最高开关频率由连接在引脚FMAX与引脚VREF （ 3. 3 V）之间的电阻设定，可达正常工作频率（100 kHz）的2～3倍。引脚FBL还提供过电压保护。引脚ISL （ 22）为LLC级电流传感输入端，提供快速和慢速（8个时钟周期）两电平过电流保护。死区时间电路保护外部两个MOFET不会同时导通，并突现零电压开关（ ZVS） 。

　　PFC和LLC频率和相位同步化，从而减小了噪声和EM I。PFC电路不需要AC输入电压感测作为控制参考，这是区别于其他同类控制器的标志之一。

　　PLC810PG的引脚VCC （7）导通门限是9. 1 V,欠电压关闭门限是8. 1 V。VCC电压可选择12～15 V。

3. 3　磁性元件选择

　　3. 3. 1　PFC升压电感器

　　PFC升压电感器L4使用PQ32 /20磁心和12引脚骨架，电气图和结构图如图6所示。

图6　PFC升压电感器L4电气图与结构图

　　L4主绕组使用#20AWG（美国线规，约0. 8 mm）绝缘磁导线，从引脚1开始到引脚6终止，绕35匝，电感量是580μH （ ±10% ） 。在主绕组外面绕一层作绝缘用的聚酯膜。偏置绕组使用#28AWG（ Φ0. 3 mm）绝缘导线从引脚8开始绕2匝，到引脚7结束。在该绕组线圈外面绕3层聚酯膜。在磁心上包裹一层铜箔，并用Φ0. 5 mm铜线将铜箔与9引脚焊接起来，作为屏蔽层。在铜箔外面再绕3层聚酯膜。

　　3. 3. 2　LLC变压器

　　变压器T1使用ETD39磁心和18引脚骨架，电气图与构造图如图7所示。

图7　LLC变压器T1电气图与构造图

　　先绕次级绕组WD1A /WD1B。次级绕级使用175股40AWG（ 0. 08 mm）李兹线（即绞合线） ,从引脚10到引脚12,再从引脚11到引脚13各绕9匝，并覆盖2层聚酯膜。初级绕组WD1使用75股40AWG（ 0. 08mm）绞合线，从7引脚开始到9引脚结束，绕39匝，再绕2层聚酯膜。WD1电感量是820μH （ ±10%） ,漏感是100μH （ ±10%）。将分成两部分的磁心插入骨架中对接在一起，在磁心外面用10 mm宽的铜皮绕一层，用焊锡将接缝焊牢，再在铜皮与引脚2之间焊接一段0. 5 mm的铜线。在铜皮外部用聚酯膜覆盖起来。

　　3. 4　主要性能

　　图5所示的150W LED路灯电路，主要参数如下：

　　AC输入电压范围： 140～265 VAC ;

　　DC输出： 48 V, 3. 125 A;

　　输入功率因数： ≥0. 97;

　　输入电流总谐波失真（ THD） : 7%;

　　满载时PFC级效率： > 95%;

　　满载时LLC级效率： > 95%;

　　LED电源总效率： > 92%;

　　传导EM I:满足EN55022B /CISPR22B规范要求；

　　安全性：满足IEC950 /UL1950 II级要求。

　　4　小结

　　欲将LED路灯取代传统高压钠灯等传统道路照明光源，采用简单驱动电路虽然也能在短时间内将LED路灯点亮，但其安全性和可靠性则没有保证，输入电流谐波、功率因数和效率也无法达到相关规范要求。基于PLC810PG控制IC的LED路灯电源，则不存在这些问题。虽然这一设计方案电路略显复杂，但性能却得到可靠保证。这一设计方案代表了LED路灯电源的发展方向。