基于LCC拓扑的2相输入300W AC-DC LED电源

同步整流(SR)

在图3所示的变压器副边，输入电压波形由全桥配置的同步整流器整流，并由输出电容器滤除干扰信号，使波形平滑。 同步整流级由STM32F334微控制器进行数字控制。

驱动同步整流MOSFET开关管需要检测同步整流(SR)端点电压(VDS_SR1 和 VDS_SR2)。下面讨论MOSFET VDS（漏源电压）的检测和控制算法。

漏源电压检测网络由快速二极管和上拉电阻组成，上拉电阻连接微控制器（MCU）的电源电压，如图6所示。当SR MOSFET漏极电压高于MCU Vcc时，给二极管施加反向偏压，检测电压上拉至Vcc。 当漏极电压低于Vcc时，给二极管施加正向偏压，检测电压等于该电压与正向导通的二极管的压降之和。上拉电阻限制加正偏压期间的电流。

图6 同步整流VDS检测方法

首先，同步整流MOSFET的体二极管开始导通，VDS检测电路测量到VDS漏源电压值，如果漏源电压(VDS)低于设定阈值(通过MCU DAC外设设置的V_{threshold_ON – OFF})，比较器输出(下降沿)触发MCU TIMER外设的不可重复触发单脉冲模式，如图7所示。

MCU TIMER外设向相应的同步整流栅极驱动器发送最小持续时间是T_{ON min}的脉冲信号。

当漏源电压(VDS)高于设定阈值(通过MCU DAC外设设置的V_{threshold_ON – OFF})时，比较器输出（上升沿）重置MCU TIMER外设，并停止向相应的同步整流栅极驱动器发送脉冲，如图所示。 图7。

MCU持续监视DC-DC功率级（HB-LCC）频率和输出电流。 如果频率高于设置阈值及滞后值或者输出电流低于设置阈值及滞后值，则微控制器(MCU)关闭同步整流级栅极驱动器，在此阶段，MOSFET的体二极管进行整流。当频率低于设置阈值及滞后值或者输出电流高于设置阈值及滞后值时，则微控制器(MCU)开启同步整流级栅极驱动器。

根据DC-DC功率级（HB-LCC）的工作频率，可在MCU中的查找表中调整阈值(V_{threshold_ON – OFF})。

图7 同步整流数字控制算法

实验结果

我们计算了STEVAL-LLL009V1在不同负载下的总能效、功率因数(PF)和总谐波失真(THD)。当负载为100％时，能效高于93.5％。图8、9、10和11分别描述了评估套件恒压(CV)和恒流(CC)模式的性能。

图8 恒压配置：在不同负载下输入电压与能效的关系

图9 恒压配置：在不同负载下输入电压与功率因数的关系

图10 恒压配置：在不同负载下输入电压与总谐波失真的关系

图11 恒流配置：在不同LED压降下输入电压与能效的关系

本文提出的数控电源在恒压（CV）和恒流（CC）两种模式下都能提供300W的输出功率。实验结果表明，在宽输入电压和宽负载条件下，评估板取得了较高的电源能效，功率因数接近一， THD％失真率较低，这归功于意法半导体的功率器件的出色性能，以及使用STM32F334 32位微控制器实现的控制策略。

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