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【设计大赛】设计一款停车场用0-100%二次侧PWM调光的35WLED电源

   参赛类型:LED驱动电源

最近我们公司欧洲客户要求更新LED电源订单规格。

正好看到电源网有设计大赛,所以想通过此次设计以提高自己及一些网友对LED电源设计认知能力,欢迎讨论。

 具体要求如下:

    项目名称            参数要求
  输入电压:  100-265Vac 50/60Hz
 输入功率:  35W @265Vac 100% Load
  功率因数PF:  0.97 @230Vac 100% Load
  相移COSΦ:  0.97 @230Vac 100% Load
  THD总谐波:  10% @230Vac 50% Load
  Harmonic(3):  29% @230Vac 50% Load
 输出电流范围:  0-600mA 0-300mA*2
 输出电流精度:  ±2%
 负载调整率:  ±2%
  输出LED电压:  16*3.2V,50-51VLEDVF降低)
 输出电压纹波:  2000mVp-p@230Vac 100% Load
 输出电流纹波:  120%*Io     @230Vac 100% Load
 输出过压保护:  65V
 输出欠压保护:  30V
 调光方式:  二次侧输入PWM信号启动
  PWM调光频率:  100-300Hz
  PWM占空比范围:  0-100% 0/1-100%(on/off)
 电源转换效率:  90% @230Vac 100% Load
  雷击Surge等级:  L-N:4.0KV 2KA 8/50uS
 产品认证要求:  VDE and CE

搜索了以下半导体品牌的IC:

德州仪器TI,(http://www.ti.com.cn/)

Power Integrations, (http://www.powerint.cn/zh-hans/node/219)

意法半导体ST,( http://www.st.com/cn/com/home/home.jsp)

恩知浦NXP,(http://www.cn.nxp.com/)

美国国半National,(http://www.national.com/)

飞兆半导体Falrchild,(http://www.fairchildsemi.com/cn/)

安森美ON,(http://www.onsemi.cn/)

美满Marvell,(http://www.marvell.com/cn/)

英飞凌infineon,(http://www.infineon.com/cms/cn/product/index.html)

凌云逻辑Cirrus,(http://www.cirrus.com/cn/)

昂宝电子On-Bright,(http://www.on-bright.com/cn/index.htm)

初步确定使用<凌云逻辑Cirrus>的CS1501做PFC,<德州仪器TI>的UCC25710实现半桥驱动和PWM调光。

输出设计双路输出,每路采用台湾宏齐(http://www.harvatekchina.com/)3021灯珠排列为16串10并160PCS输出满载电压为:16*3.15=50.4V,输出满载功率:320*3.15V*0.03A=30.2W,(3021单颗灯珠电压为3.2V-30mA),基本符合客户要求.

下面是两个IC的数据资料及我昨天画好的<电路图>,目前正在画PCB板,预计10天内可以到PCB。到时再作调试和测试。

请各位论坛网友指点,不胜感激!

CS1501 

UCC25710 

UCC25710电路35W 电路更新

因为公司搬迁,进度有些延误。

昨天才焊好样板,今天进行调试,有些问题。

等解决后再上传计算过程及调试波形及数据。

 

LLC满载工作波形,可以看到LLC工作在非常好的谐振状态。

 

满载输出电压电流功率

 

满载输入电压电流功率

 

PWM 50%点空比LLC波形

 

PWM 50%占空比输出功率

 

PWM 5%左右点空比输出功率

  

PWM 5%左右点空比输入功率 此时效率为1.35/2.117=63.7% 因为轻载时主电路固有损耗接近0.5W

 

输出纹波电流约13.6mA 13.6/597.5=2.27%

 输出纹波电流+LLC

  满载输入功率功率因数

 输入谐波电压比

   输入谐波电流比

 输入电压电流近似波形

 3次Harmonics

 5次Harmonics

 7次Harmonics

调试过程中的问题及解决方法

出现第一个问题是启动无法正常,后来发现因为变压器匝比偏小造成建立正常工作电源困难。

第二个问题 因第一次弄LLC电路对有些关键参数了解不够,所用谐振电容使用MMX系列造成谐振波形畸变

第三个问题 变压器厂提供的磁芯磁损太大,造成谐振波形畸变,且效率偏低。

第四个问题 主控IC适合较大功率LLC电路 对于小功率LLC,因CS脚电位较高(0.5Vmin)造成电流检测电阻上的功率损耗较大。会损失0.5%~1%的效率。

总结:仅有一项未达到客户要求,或许还有改善的空间。

调试过程中一定要细心,有逻辑性,关键是读懂电路,这样调试才会快速往正确的方向进展。

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zq2007
LV.11
2
2012-04-21 12:31
楼主谈谈为什么选这两颗IC来做呢?优点在哪里?
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ballastt
LV.6
3
2012-04-21 15:47
2%的电流精度,有点困难。。。。
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qh8168
LV.3
4
2012-04-21 22:07
@zq2007
楼主谈谈为什么选这两颗IC来做呢?优点在哪里?

先说说CS1501 优点,拓扑简单,最重要的是在轻载时可以保证高功因,230Vac输入时输出满载时功因接近1,另外外围器件相对少,IC成本也便宜不到2元。

再说UCC25710,最重要的优点是效率高,省去了DC-DC环节,另外一点是PWM调节精度及范围(1-100%)能达客户的要求,如果用二次侧DC经专用PWM  IC调光,第一PWM调节范围一般为10-90%达不到要求,另外会损耗3-5%的效率。

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qh8168
LV.3
5
2012-04-21 22:09
@ballastt
2%的电流精度,有点困难。。。。

电流精度2%是目标值,量产3%之内就可以,当然90%的量产产品能做到2%是最好。

这个用电位器很容易解决。

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swb1959
LV.2
6
2012-04-22 20:52

电路太复杂有花蛇添足之嫌

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great12
LV.3
7
2012-04-23 07:39
@swb1959
电路太复杂有花蛇添足之嫌

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2012-04-23 11:28
@great12
[图片]
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xuchao888
LV.7
9
2012-04-23 13:43
坐下来听听
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qh8168
LV.3
10
2012-04-24 15:00
@swb1959
电路太复杂有花蛇添足之嫌

还请兄台明示,

那个模块多余?

谢谢!

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shootcs2005
LV.5
11
2012-04-24 23:24
@xuchao888
坐下来听听
你这个电路怎么来横流呢,怎么没有看到横流的电路,难道是半桥IC里面有横流的吗!!再说你变压器这样输出两路好控制吗,每路的反馈如何处理好???
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qh8168
LV.3
12
2012-04-25 08:57
@shootcs2005
你这个电路怎么来横流呢,怎么没有看到横流的电路,难道是半桥IC里面有横流的吗!!再说你变压器这样输出两路好控制吗,每路的反馈如何处理好???

恒流是通过 UCC25710做的,M4的MOS管 S极所接检测电阻上电压送CS脚处理,内部调节GD1 GD2脚输出频率。

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larry98012
LV.10
13
2012-04-27 09:09

我想做一款36W可调光的电源,有没有合适的推荐啊!larry98012@163.com

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qh8168
LV.3
14
2012-04-28 10:12
@larry98012
我想做一款36W可调光的电源,有没有合适的推荐啊!larry98012@163.com

PWM调光还是可控硅调光?

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sunpeng
LV.6
15
2012-04-28 13:49
才三十多瓦,搞这么复杂,感觉不是很好的方案。
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crc1918
LV.1
16
2012-04-29 13:54
@qh8168
PWM调光还是可控硅调光?
DC-DC电源做PWM调光,那种方案比划较好?
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nongfuxu
LV.1
17
2012-04-30 16:44
@sunpeng
才三十多瓦,搞这么复杂,感觉不是很好的方案。
调光范围广,用其它的不知道能不能做到位.
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qh8168
LV.3
18
2012-04-30 17:26
@sunpeng
才三十多瓦,搞这么复杂,感觉不是很好的方案。

功率是小了点,关键是客户要做出特别的产品。

所以在参数要求上很高。

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yong168
LV.7
19
2012-05-04 18:07
接触了好几款LED电源,我说说我的看法,电流精度要做到2%确实是有难度,而且我觉得600MA的电流完全没必要做到精度2%,当然精度越高肯定会好点的,PF在230VAC的时候要达到0.97不难,但在EMC方面可能会限制了你的PF值!电流纹波放得挺宽的~~
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larry98012
LV.10
20
2012-05-04 19:41
@yong168
接触了好几款LED电源,我说说我的看法,电流精度要做到2%确实是有难度,而且我觉得600MA的电流完全没必要做到精度2%,当然精度越高肯定会好点的,PF在230VAC的时候要达到0.97不难,但在EMC方面可能会限制了你的PF值!电流纹波放得挺宽的~~

想减少纹波,那只得加大电容,电容加大那PF肯定会降低一点啦,这东西本来就是一种规律!!

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hdzpc
LV.5
21
2012-05-06 10:28
@qh8168
功率是小了点,关键是客户要做出特别的产品。所以在参数要求上很高。
可能性能是好点, 但三十多W的产品用PFC+LLC两级方案来做,不说电路复杂,但确实在成本上有点让人难以接受!
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2012-05-06 22:42
LZ,请问下你在哪个软件上仿真的,我是超级菜鸟。。。学习中
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jacobc
LV.4
23
2012-05-08 11:18
@黑雪心莲
LZ,请问下你在哪个软件上仿真的,我是超级菜鸟。。。学习中
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dxsmail
LV.11
24
2012-05-08 11:52
关注一下。。。。很感兴趣。。。
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fjsh2188
LV.5
25
2012-05-11 11:29
你用PWM调光的话,电路简单,成本降低,你还不如用FSC的FL7730加个PWM信号来达到呢。
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samluo
LV.5
26
2012-05-12 18:00
我觉得方案不错,楼主试完后请把各测得参数告诉我
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懶人
LV.7
27
2012-05-13 09:32
是非隔離的。。。。成本真的沒法接受。
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chlxs
LV.5
28
2012-05-23 09:22
配图说明就好了
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waterayay
LV.7
29
2012-05-24 13:30
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qh8168
LV.3
30
2012-05-24 20:44
@fjsh2188
你用PWM调光的话,电路简单,成本降低,你还不如用FSC的FL7730加个PWM信号来达到呢。

第一我没有找到PWM调光1-100%的IC

第二 要求效率高》90%。

第二 轻载时PF及效率要求高。

因为公司搬迁,这几天才进行调试。

刚刚学习LLC 过程有些快乐有些竖辛。

望高人指点指点。

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qh8168
LV.3
31
2012-05-24 20:45
@懶人
是非隔離的。。。。成本真的沒法接受。

隔离,要是非隔离式就好调啦

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