摘要：驱动电路的规划是LED照明设备中的中心部分，驱动电路的好坏直接影响到了光源是否高效节能作业。而依据不对称式半桥谐振改换器规划的驱动电路在大功率LED中运用较多，本文即针对不对称式半桥谐振改换器进行了剖析，横向比照SRC、PRC、LLC谐振改换器后，对功用最好的不对称式半桥LLC谐振改换器做仿真剖析，获得了相关核算数据，验证了LLC不对称式半桥谐振器具有优秀功用，并提出了优化办法。
关键词：LLED驱动；不对称；LLC谐振器；功用仿真
近年来跟着“节能减排、低碳社会”的继续深化建造，LED照明技能得到了长足开展，LED(Light Emitting Diode)是一种新式半导体固态光源，具有节能环保、长寿数等明显长处，因而，在全球动力日趋严重和环保压力日益加剧的状况下，运用LED半导体照明是最佳挑选。作为LED照明最中心的部分，驱动电路也为了习惯不同商场不同要求而开展出很多的规划架构。不同的架构直接影响着光源的发光功率和常态寿数。从现在已研宣布的驱动电路种类来看，输入整流-PFC调整-DC／DC-输出端分块已成为归纳状况最合理的规划形式。可是这种规划形式更多的是按经历探索而来，还缺少对部分电路深化的剖析。本文就依据干流规划电路结构，对驱动电路中重要组成部分-谐振改换器做详尽比照剖析，研讨常用的3种谐振改换器各自特色。这3种谐振改换器别离：串联谐振改换器(SRC)、并联谐振改换器(PRC)、LLC型谐振改换器。其间LLC型谐振改换器为不对称式半桥规划，横向比照3种改换器特色后，针对理论剖析最优秀的LLC型谐振改换器做电路仿真剖析，得出电路相关参数，获得了电路的仿真数据，验证了电路功用，得出了LLC型不对称式半桥谐振改换器在按捺驱动电路噪声、减小对反应电路和其它电路
结构不良影响上具有较好效果。
1 3种改换器的根本剖析
LED驱动电路特别是大功率驱动电路中现在遍及要求完结增大功率密度，缩小规划尺度的方针，可是这又和开关损耗这一存在现实相冲突，所以呈现了代替传统变压器-滤波器的谐振切换技能。谐振切换技能按正弦波处理功率，并且开关器材能够很方便地软换向。因而，开关损耗和噪声可大起伏削减。惯例谐振器运用串联的电感作为谐振网络，负载衔接有两种根本结构：串联和并联。
关于串联谐振改换器(SRC)，原理图如图1所示，整流负载网络与一个LC谐振网络串联。谐振网络与负载作为一个分压器，经过改动驱动电压Vd的频率，改动谐振网络的阻抗。输入电压将分配到这部分阻抗和反射负载上。因为是一个分压器，SRC直流增益一直小于1。在小负载条件下，负载阻抗相关于与谐振网络的阻抗非常大，悉数输入电压落在负载上。这使得咱们很难在小负载条件下调理输出。理论上，在没有负载的状况下调理输出，频率会变为无限大。
关于并联谐振改换器(PRC)，原理图如图2所示，整流负载网络与谐振电容是并联的。因为负载同谐振网络是并联的，因而不可避免地存在着很多的循环电流。这使得人们难以在大功率场合下运用并联谐振电路。
为了处理传统谐振改换器的局限性，提出了LLC谐振改换器。一般来说，LLC谐振拓扑包含3部分：方波发生器，谐振网络和整流器网络，如图3所示。
比照惯例谐振器，LLC型谐振改换器具有许多长处。首要，它能够在输入和负载大范围改变的状况下调理输出，一起开关频率改变相对很小。第二，它能够在整个运转范围内，完结零电压切换(ZVS)。最终，一切寄生元件，包含一切半导体器材的结电容和变压器的漏磁电感和激磁电感，都是用来完结ZVS的，作业原理和基波近似。图3中，Lm是变压器激磁电感，LLC谐振改换器的作业原理和传统LC串联谐振改换器是相似的。仅有不同的是，激磁电感相对较小，因而Lm和Cr之间的谐振会影响改换器的作业。因为激磁电感较小，存在着相当大的励磁电流(Im)。
在方波发生器部份，经过每次切换以50％占空比替换驱动开关Q1和Q2发生方波电压Vd。方波发生器级可规划成一个全桥或半桥型。
谐振网络包含一个电容器，变压器的漏磁电感和激磁电感。谐振网络能够过滤掉高次谐波电流。因而，即便方波电压运用于谐振网络，根本上只要正弦电流答应流经谐振网络。电流(Ir)滞后于施加于谐振网络的电压(也就是说，方波电压(Vd)的基波施加到半桥上)，这答应零电压敞开MOSFET。当电流流经反向并联二极管时，MOSFET敞开电压为零。
整流网络经过整流二极管和电容器调整交流电，输出直流电压。整流网络可规划成一个带有电容输出滤波器的全波桥或中心抽头结构。
相关于串联、并联布局办法，LLC谐振改换器调频操控输出电压不受宽电压输入时占空比缺失的影响，副边整流二极管零电流关断战胜反向恢复损耗，更以其一起兼具空载作业才能和习惯较宽输入电压的才能，天经地义的遭到业界的欢迎。
2 电路仿真剖析
在图5中，fo是由Lr决议的谐振频率，Cr由Lp决议的，fp由Cr决议。从仿真成果咱们能够承认，适宜的作业范围是当谐振频率处于fo和fp之间的时分，即37～61 kHz之间。当负载Q变小的时分，峰值增益频率会随之向fp移动，当负载Q变大的时分，峰值增益频率会向fo移动。
如图6所示，LLC谐振改换器中副边二极管上的电压应力比较小，这是因为副边二极管上的电压应力是输出电压的2倍，因而，在LLC谐振改换器中能够挑选耐压比较低的二极管，然后能够进步电路的功率。Q1此刻完结了ZVS注册，副边整流二极管是ZCS(零电流)关断，并且此刻的MOSFET的ZVS注册及整流二极管ZCS的关断较为简单完结。这样大大减小了电路中的损耗，进步了LLC改换器的功率，有些LLC改换器的功率乃至能够到达95％，这个功率相当可观。一起，LLC谐振改换器中上下开关管的占空比是持平的，然后导致变压器不会发生直流偏置现象，然后输出纯洁的直流信号，驱动LED光源安稳作业。这样的长处使得LLC式电路能够较好的完结大功率LED驱动电路中的改换作业，完结高功率因数的方针。
3 优化
在实践电路中，因为一般会在LLC谐振改换器前端接入PFC级以确保输入信号的安稳，所以只需考虑输出端，以完结优化。而最重要的参数为Lm，下面即对Lm考虑优化参数。在f=fr时，改换器有着最大的的改换功率，因而能够将最低输出电压时的频率f设为fr，这样整个电路任何时分的作业频率都契合ffr的条件，一起使用f=fr，即可求出恣意负载时的最优的Lm：
当开关管关断时有Lm上电流ilm最大值
另一方面要完结开关管的ZVS，必须在死区时间内让行将注册开关管的结电容放电直到电量放完，电压降到零罢了关断的开关管则一起将其结%&&&&&%充电电压充到输电压，所以有
别的，试验证明在实践的半桥LLC谐振改换器规划中，磁芯资料也是决议Lm巨细的要素之一，挑选适宜的磁芯资料能到达Lm巨细与变压器本身损耗之间有一个比较优化的组合，因而这也是优化，Lm时需求考虑的。
4 结束语
经过对3种布局的谐振器理论剖析和LLC布局的电路仿真，验证了LLC的电路功用，论述了LLC布局办法长处的内部机理，最终提出了LLC谐振转换器的最佳Lm优化办法。
