一些廠商使用LLC 諧振半橋轉(zhuǎn)換器來為這些設(shè)備的發(fā)光二極管(LED)背光提供驅(qū)動(dòng)。這是因?yàn)?，利用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的零電壓軟開關(guān)(ZVS)可帶來更高效的高功率密度設(shè)計(jì)，并且要求的散熱部件比硬開關(guān)拓?fù)涓佟?/p>
這類拓?fù)湓O(shè)計(jì)存在的一個(gè)問題是LLC dc/dc傳輸函數(shù)會(huì)隨負(fù)載變化而出現(xiàn)明顯變化。但是，這樣會(huì)使在LED驅(qū)動(dòng)器中建立LLC控制器和補(bǔ)償電流環(huán)路變得更加復(fù)雜。為了簡化這一設(shè)計(jì)過程，本文將討論一種被稱作脈寬調(diào)制(PWM)LED亮度調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)方法，其允許LED負(fù)載隨亮度調(diào)節(jié)變化的同時(shí)讓dc/dc傳輸函數(shù)保持恒定。
研究傳輸函數(shù)(M(f))的LLC諧振半橋dc/dc
LLC諧振半橋控制器dc/dc(請參見圖 1)是一種脈沖頻率調(diào)制(PFM)控制拓?fù)洹０霕騀ET(QA和QB)異相驅(qū)動(dòng)180,并利用一個(gè)電壓控制振蕩器(VCO)調(diào)節(jié)/控制頻率。這反過來又能調(diào)節(jié)諧振電感(Lr)形成的分壓器阻抗、變壓器磁電感(LM)、反射等效阻抗(RE)和諧振電容器(Cr)進(jìn)行調(diào)節(jié)。僅有LM中形成的電壓通過變壓器匝數(shù)比(a1)反射至次級(jí)線圈。
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圖1 LLC 諧振半橋/控制器
我們可以標(biāo)準(zhǔn)化和簡化一次諧波近似法傳輸函數(shù) M(f) 的使用。M(f) 的方程式 4中，標(biāo)準(zhǔn)化的頻率(fn)被定義為開關(guān)頻率除以諧振頻率(fO)。盡管只是一種近似值方法，但在理解M(f)如何隨輸入電壓、負(fù)載和開關(guān)頻率變化而變化時(shí)，該簡化方程式還是非常有用的。
調(diào)節(jié)dc電流以調(diào)節(jié)LED亮度LLC諧振LED驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)LED亮度調(diào)節(jié)的一種方法是調(diào)節(jié)通過LED的dc電流。這樣做存在一個(gè)問題：DC電流變化后，LLC的輸出阻抗也隨之改變。如果考慮不周，則這種變化會(huì)帶來M(f)變化，從而使LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。
負(fù)載變化帶來的問題設(shè)計(jì)一個(gè)半橋轉(zhuǎn)換器并不是一件容易的事情。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)ZVS要求選擇磁化電感(LM)。他們還要調(diào)節(jié)a1、Cr和Lr,以獲得理想的M(f)和頻率工作范圍。但是，M(f)會(huì)隨Q變化而改變，而Q又會(huì)隨著輸出負(fù)載(RL)變化而變化。詳情請參見圖2.
諧振LLC半橋LED的M(f) 變化會(huì)使電壓環(huán)路補(bǔ)償和變壓器選擇變得更加困難、復(fù)雜和混亂，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中需要考慮的各種變化實(shí)在太多了。
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圖2 M(f) 隨負(fù)載而變化。
不斷變化的LLC增益曲線(M(f))會(huì)在反饋環(huán)路中引起電壓控制振蕩器(VCO) 的控制問題。VCO一般由一個(gè)反饋誤差放大器控制(EA(參見圖 1))。開關(guān)頻率隨EA輸出升高而降低以提高LLC增益，并在EA輸出下降時(shí)增高。理想情況下，在一個(gè)LLC半橋設(shè)計(jì)中，M(f) 增益需在其最大開關(guān)頻率下以最小值開始，同時(shí)M(f)隨頻率降低而上升。
正常工作時(shí)的理想M(f)范圍為虛線右側(cè)部分(請參見圖2)。我們把這一區(qū)域稱作電感區(qū)，這時(shí)LLC工作在ZVS下。虛線左邊為電容區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)主級(jí)開關(guān)節(jié)點(diǎn)上沒有ZVS.在大信號(hào)瞬態(tài)期間，EA會(huì)驅(qū)動(dòng)VCO,要求更低的開關(guān)頻率，以提高增益。結(jié)果是，M(f)增益工作在虛線左邊區(qū)域，可能達(dá)不到理想增益，無法滿足控制環(huán)路需求。
這時(shí)，ZVS丟失，并且反饋環(huán)路會(huì)讓LLC控制器一直鎖閉在該區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)在，反饋誤差放大器嘗試要求更低的開關(guān)頻率，以提高功率級(jí)無法達(dá)到的增益，因?yàn)檗D(zhuǎn)換器可能工作在圖2中虛線的右邊區(qū)域。ZVS丟失時(shí)，F(xiàn)ET QA和QB消耗更多功率，F(xiàn)ET會(huì)因過熱而損壞。為了避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)這種問題，需要對所有M(f) 曲線進(jìn)行分析，然后適當(dāng)?shù)叵拗谱钚￠_關(guān)頻率(f)，以防止轉(zhuǎn)換器(M(f))工作在圖2中虛線的左側(cè)區(qū)域。
PWM 亮度調(diào)節(jié)簡化設(shè)計(jì)過程對于要求亮度調(diào)節(jié)的 LLC 諧振半橋 LED 驅(qū)動(dòng)器而言，簡化設(shè)計(jì)過程的一種方法是使用一種被稱為 PWM 亮度調(diào)節(jié)的技術(shù)。圖 3 顯示了一個(gè) LLC 轉(zhuǎn)換器的功能原理圖，它的 LLC 控制器便使用了這種 PWM 亮度調(diào)節(jié)技術(shù)。在我們的例子中，我們使用了 UCC25710.
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圖 3 使用 PWM 亮度調(diào)節(jié)技術(shù)的 LLC 半橋 LED 驅(qū)動(dòng)器。