淺談如何實現(xiàn)LLC LED驅(qū)動器簡化設(shè)計

相比過去使用的老式、笨重的陰極射線管（CRT）顯示器，現(xiàn)在的平板數(shù)字電視和顯示器要薄得多。這些新型平板電視對消費者非常有吸引力，因為它們占用的空間更小。

　　為了幫助滿足消費者需求并使這類數(shù)字設(shè)備變得更薄，一些廠商轉(zhuǎn)向使用LLC 諧振半橋轉(zhuǎn)換器來為這些設(shè)備的發(fā)光二極管（LED）背光提供驅(qū)動。這是因為，利用這種拓撲結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)的零電壓軟開關(guān)（ZVS）可帶來更高效的高功率密度設(shè)計，并且要求的散熱部件比硬開關(guān)拓撲更少。

　　這類拓撲設(shè)計存在的一個問題是LLC dc/dc傳輸函數(shù)會隨負載變化而出現(xiàn)明顯變化。但是，這樣會使在LED驅(qū)動器中建立LLC控制器和補償電流環(huán)路變得更加復(fù)雜。為了簡化這一設(shè)計過程，本文將討論一種被稱作脈寬調(diào)制（PWM）LED亮度調(diào)節(jié)的設(shè)計方法，其允許LED負載隨亮度調(diào)節(jié)變化的同時讓dc/dc傳輸函數(shù)保持恒定。

　　研究傳輸函數(shù)（M（f））的LLC諧振半橋dc/dc

　　LLC諧振半橋控制器dc/dc（請參見圖 1）是一種脈沖頻率調(diào)制（PFM）控制拓撲。半橋FET（QA和QB）異相驅(qū)動180，并利用一個電壓控制振蕩器（VCO）調(diào)節(jié)/控制頻率。這反過來又能調(diào)節(jié)諧振電感（Lr）形成的分壓器阻抗、變壓器磁電感（LM）、反射等效阻抗（RE）和諧振電容器（Cr）進行調(diào)節(jié)。僅有LM中形成的電壓通過變壓器匝數(shù)比（a1）反射至次級線圈。

　　圖1 LLC 諧振半橋/控制器

　　我們可以標準化和簡化一次諧波近似法傳輸函數(shù) M（f） 的使用。M（f） 的方程式 4中，標準化的頻率（fn）被定義為開關(guān)頻率除以諧振頻率（fO）。盡管只是一種近似值方法，但在理解M（f）如何隨輸入電壓、負載和開關(guān)頻率變化而變化時，該簡化方程式還是非常有用的。

　　調(diào)節(jié)dc電流以調(diào)節(jié)LED亮度

　　LLC諧振LED驅(qū)動器中實現(xiàn)LED亮度調(diào)節(jié)的一種方法是調(diào)節(jié)通過LED的dc電流。這樣做存在一個問題：DC電流變化后，LLC的輸出阻抗也隨之改變。如果考慮不周，則這種變化會帶來M（f）變化，從而使LED驅(qū)動器設(shè)計變得更加復(fù)雜。

　　負載變化帶來的問題

　　設(shè)計一個半橋轉(zhuǎn)換器并不是一件容易的事情。設(shè)計人員要根據(jù)ZVS要求選擇磁化電感（LM）。他們還要調(diào)節(jié)a1、Cr和Lr，以獲得理想的M（f）和頻率工作范圍。但是，M（f）會隨Q變化而改變，而Q又會隨著輸出負載（RL）變化而變化。詳情請參見圖2。

　　諧振LLC半橋LED的M（f） 變化會使電壓環(huán)路補償和變壓器選擇變得更加困難、復(fù)雜和混亂，因為在設(shè)計過程中需要考慮的各種變化實在太多了。

　　圖2 M（f） 隨負載而變化。

　　不斷變化的LLC增益曲線（M（f））會在反饋環(huán)路中引起電壓控制振蕩器（VCO） 的控制問題。VCO一般由一個反饋誤差放大器控制（EA（參見圖 1））。開關(guān)頻率隨EA輸出升高而降低以提高LLC增益，并在EA輸出下降時增高。理想情況下，在一個LLC半橋設(shè)計中，M（f） 增益需在其最大開關(guān)頻率下以最小值開始，同時M（f）隨頻率降低而上升。