准谐振反激变换器为LED路灯照明的解决方案

比传统光源，LED具有高效率、使用寿命长的特点。因此成为了降低室内外能源消耗的照明首选。对于路灯照明而言更是如此。谐振变换器能够提高电源效率，是最受欢迎的电源供应拓扑之一。LLC谐振变换器因提高大功率转换效率和副边整流管的低压应力而引发关注。

然而，复杂的设计和高制作成本使得LLC谐振变换器难以快速投入市场。LLC还面临一个问题，那就是它是大型的环形电流，需要使用零电压开关电源。LLC谐振变换器在轻载时会造成相对高功率的损耗。当MOSFET的二极管性能不佳时，LLC谐振变换器会出现很多潜在的故障和问题。双管反激变换器旨在解决LLC谐振变换器出现的问题，作为替代方案。由于在高侧加了一个开关，再利用泄漏电感能量到输入电流，以此提高效率。无缓冲电路和损耗。双管反激拓扑适用于120W的开关电源供应。下面将呈现设计规格和测试结果的细节。

双开关准谐振反激拓扑

双开关准谐振反激拓扑实际上是降低钳位电路的损耗。此外，FL6300A的准谐振工作模式降低开关损耗和保证高效率。图1是所提出的双开关准谐振反激变换器的简要图解。FL7930B是有源功率因数校正(PFC)控制器，FL6300A是照明用准谐振模式电流模式PWM控制器。FAN7382可对两个高侧和低侧MOSFETs进行驱动。新型600V385欧姆超结、D-PAK封装的MOSFET应用于PFC开关和反激开关中。传统的单级开关反激变换器使用RCD钳形电路，将泄漏电感能量转为热损耗。双开关准谐振反激拓再利用泄漏电感能量到输入电流，将MOSFET的最高电压钳进输入电压。限制MOSFET的最高电压，钳入输入电压有利于可靠性。在单级开关反激变换器中，很难控制MOSFET的最高电压值，于是经常出现超过电压值的情况，造成短路或超载等故障。对MOSFET的最大电压进行限制，无需增加钳位电路的功耗就能使变换器匝比和提高副边整流管的低压应力。

图1 建议转换示意图

设计与评估

下面是双管准谐振反激变换器路灯应用的规格指标。输入电压的范围涵盖需宽泛，以此达到高效。额定功率定为120W，以顺应LED路灯的特有要求。设计指标还尽可能取消笨重的散热器。所有的功率器件都是表面封装，封装型号有D-PAK或者D2-PAK。

开关频率的最小值设为45kHz.为了留有余地，DC的输入电压范围从300V到430V。考虑到漏源电压的下降时间，MOSFET在工作状态下为300V输入电压所设的最大值为0.45.这样就确保了磁化电流的正确重置，以及漏源电压降到输入电压后，触发MOSFET导通。

图2是根据输入电压和功率场效应晶体管技术的效率测量结果。每个以D-PAK封装的MOSFET都是最佳的Rds装置。SuperFET?技术为600毫欧姆，SupreMOS技术为385毫欧姆。SupreMOSMOSFET由于其较小的开关损耗和在输出电容储存的能量不多，能够极大提高系统效率。对于整个输入电压范围来说，SupreMOS MOSFET至少能提高2%的效率。

图2 系统效率

使用热成像相机测量装置的操作温度。由于没有应用散热器在表面的安装装置中，确保操作温度在可接受的范围这一步骤就变得格外重要。如图3所示，在90V的输入电压，70摄氏度以下的条件下，所有的功率器件能够良好的工作。

图3 90V交流电的输入电压条件下，器件的温度。

总结

双管准谐振反激变换器为LED路灯照明提供了一个很好的解决方案，并通过其为适用于LED路灯照明所做的特有设计，顺利地证实了它的性能。拓扑技术对变压器的公差和门极驱动时间并不敏感，同样能保证强大可靠的电源供应设计。有了这些优势，双管准谐振反激变换器作为替代在LED照明领域的LLC谐振变换器，是个很有吸引力的选择。