LED驱动电源的两个挑战，本文附有解决方案哦

高效率恒流驱动电源的设计一直是LED应用中一个重要研究对象。LLC半桥谐振以其高效率、高功率密度等优点成为现今倍受青睐的热门拓扑，但一般用于恒压输出场合。那么基于LLC拓扑结构情况下如何来设计中大功率LED驱动电源满足宽范围的电流输入和电压输入，以及在繁杂的电路条件下如何来提高系统效率？这也就是如今工程师们所面临中大功率LED驱动电源设计的两大挑战。那么有什么办法可以帮助我们来解决这些问题和挑战呢？

目前中大功率LED驱动电源面临的挑战有电气规格、电路拓扑结构、效率提升、产品尺寸、成本、热设计等，今天主要重点关注电气规格，电路拓扑结构以及提升效率的解决方法。

挑战一：电气规格

因为LED驱动电源不同于通常的开关电源，输出电流比较宽广，一般是10-100%，部分应用要求深度调光（比如5%，甚至5%以下），输出电压要求也比较宽广，通常是50-100%，以适应电流变化或不同的LED模组。

挑战二：电路

然而电气规格是反应在电路上，这便使得电路输出通常降低PFC和板桥，做一些AC/DC恒压以及恒流。相比之下，这些设计条件比较繁杂一些，同时效率也会下降，整个系统的可靠性也会受到影响，那么如何来解决这样的挑战呢？

恒压输出+恒流降压电路

解决挑战的方法1：精简电路

直接使用LLC满足宽范围输出电压电流，去掉后级变换器，满足深度调光输出电压降低时的输出恒流（低输出电压+低输出电流），不同电压LED模块共用同一个LED驱动器。

采用ICL5101精简电路控制IC:InfineonICL5101G（PFC+LLCcombo） MOSFET: PFC，LLC均使用InfineonIPD60R400CE

解决挑战的方法2：设计宽输出电压电流范围

Q值的影响

负载范围大（电流5-100%，电压50-100%）.Ro值的变化范围大.Q值得变化范围大。LLC工作频率应该在最大Q值和最小Q值区间始终在合理范围内；Q值越小，工作频率越对增益不敏感；或者说工作频率对输出电压不敏感，所以有助于实现宽输出电压。

影响Q值的因素：Lr,Cr,Np,Ns,Ro

适当调整谐振频率，调整Lr,Cr；最低LLC输入电压（调整PFC输出电压）；绕组匝比，需要确认最低输入电压，保持时间等的要求。

举例说明：

PFC输出电压的标称值是430V，最小值是415V，输出电压最高60V，整流管压降1V那么实际的匝比可以接近最大的匝比NP:NS=415/61=6.6:1（比如实际取NP=100Ts&NS=15Ts,应当按照工作频率，初级峰值电流，磁芯参数等最终计算）。

m值的影响适当减小初级电感Lp与谐振电感Lr的比值m有利于增加恒流恒压范围

需要注意的问题

首先，如果采用集成式变压器，用漏感做谐振电感，漏感与初级电感的比值m对效率有较大的影响，漏感取值增加导致损耗增加，其次，漏感的取值增加会增加EMI噪声；第三，集成漏感变压器的漏感比较不好调整，影响漏感量的主要因属是绕组结构，匝数，漏感量与气隙的关系不大，调整漏感量主要通过调整绕组结构及匝数。

谐振电感集成式变压器与外置式的比较：

集成式的优点：成本，空间；缺点：电感量调整比较困难，EMI特性较差；外置式的优点：调整灵活，EMI特性较好；缺点：成本较高，需附加空间。

死区时间的影响

建议使用具有自动调整死区功能的IC

较长的死区时间可以降低低最小输出电压和最小输出电流式的工作频率，比如原本150kHz对应的TON时间是3.23uS(100n死区），如果死区时间变为1uS，频率则变为1000/(2*3.23+2)=118kHz

如果需要的话，可以在开关管上并联合适的电容增加死区时间以降低轻载时的工作频率

实施原理及方法小结

一、对于宽输出电流电压应用（比如10-100%电流，50-100%电压），需要平衡工作频率，效率及输出电流，电压范围之间的关系。

二、适当增加初级电感与谐振电感的比值m

三、适当减小Q值

四、选用死区时间较长且具有自适应死区时间功能的IC，轻载时使系统工作在最大死区，如有需要，可以并联电容在开关管上以增加死区时间。