大功率LED驱动电路研究设计

式1

由于PFC级输出电压范围为400± 20V， 所以V0_max=420V， 考虑选择PDPF20N50开关晶体管（VDS=500V共模电感, ID＝12.9A, RDS（on）=0.2Ω）。

为了减少噪音，Boost变换器的开关频率要做到尽量低，但又必须大于20kHz（低于20kHz人耳能够听到）。本研究中设fmin=40kHz，此时输入电压的有效值VRMS＝265V，Vin＝√2VRMS＝374V，V0＝400V，输入功率Pin＝P0/η＝150/0.85=176.5W。代入下式得：L=220H。

式2

选择电感L=220H, 选取PQ3230为磁芯，各项参数查表知道，磁芯有效面积Ae＝161mm2，AL＝5140nH/N2，Le＝7.46cm，磁芯的最高工作磁密Bs＝0.32T，电感的峰值感应电流：

式3

电感的匝数由式（4）决定：

式4

对上式结果取整，定匝数为26。

Boost变换器的控制芯片为FAN6961，需要一辅助绕组，根据FAN6961的使用说明可知其匝数由式（5）决定：

式5

对上式取整，该辅助绕组的匝数为3 。

在PFC电路中，通常在整流电感器企业桥的输出端接一个小电容，主要用来滤除输入端的高频噪音，其容量一般很小。它的取值具有下限值和上限值，其下限值由输入滤波电容的最大电压纹波决定，其上限值则由输入电流与输入电压的偏移角决定。

Vin（min）＝√2Vin_RMS_min＝120V，根据参考文献可知ΔVci（max）一般取最小输入电压峰值处5%。ΔVci（max）＝5%Vin（min）＝6V，L=220H，Pin＝P0/η＝150/0.85=176.5W，V0＝400V，cosβ＝0.9，ω＝100π。代入下式：

式6

式7

由上式可得Cin min＝0.67μF，Cin max＝3.89μF；本文实验选择输入电容684/630V。

将Vmax＝ΔVci（max）/2＝3V，f＝50Hz，f=50Hz，I0＝P0/V0＝0.375A代入下式：

式8

得：C0 min＝199μF，考虑到最大输出电压为420V，因此在该实验中，选取容量220、耐压450V的电解电容。

1.3 DC/DC转换器设计

1.3.1 基于LLC谐振的DC/DC变换器

LLC谐振变换器优于常规串联谐振变换器和并联谐振变换器。首先，它可以在输入和负载大范围变化的情况下调节输出，同时开关频率变化相对很小。第二，它可以在整个运行范围内，实现零电压切换（ZVS），从而降低了开关损耗，提高效率。最后，所有寄生元件，包括所有半导体器件的结电容和变压器的漏磁电感和激磁电感，都是用来实现ZVS的。

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