低成本多串半桥谐振LED驱动方案（92%效率）

中心议题：
    *  低成本多串半桥谐振LED驱动方案可实现92%的效率

LED照明产业近年来的受关注程度不断攀升，其核心器件LED驱动芯片是实现高效LED照明的重要保障。但是，怎样才能在提高LED驱动能效及可靠性的同时减少器件成本，一直是困扰广大设计工程师的一大难题。在这一需求的推动下，德州仪器(TI)日前推出新型多串半桥谐振高效LED驱动解决方案UCC25710。该产品通过大幅简化设计降低了成本，并极大地提升了效率与可靠性。

对于大功率LED照明驱动而言，传统拓扑结构面临高成本、低效率、低可靠性和EMI干扰等诸多问题。市面上典型的大功率LED照明驱动的拓扑架构通常包含恒压模块和恒流模块，总效率仅能达到88%左右，更高的效率则需牺牲成本；多串Buck电路+PFC+LLC，芯片数量众多导致成本过高；由于实际应用中每一串都需要一个Buck，且PFC、LLC电路非常复杂，因此可靠性较差；此外，每一串Buck开关频率未进行同步，EMI干扰严重。

于是，TI在2008年底就提出了一种串行输入、多并行等价LED驱动器(SIMPLDrive)。德州仪器半导体事业部高性能模拟产品业务拓展经理刘学超博士介绍说，这种架构仍然需采用3颗IC：第1级为传统的PFC，第2级为临界模式的Buck降压；第3级为多串变压器的恒流。这种三 级多串变压器解决方案的总体效率非常高，超过了93%，不过并未明显改善成本方面的不足。


图1：德州仪器半导体事业部高性能模拟产品业务拓展经理刘学超博士。

TI 在上个季度量产的创新型IC UCC25710去除了Buck降压部分，很好地解决了之前IC成本的问题。这是业界首款直接通过PFC输出驱动多个LED串的单芯片LLC控制器，适用于大效率LED驱动电源。刘学超表示，“现在可以直接对每一串LED进行控制，然后直接控制LLC谐振半桥电路，这使得电路非常简单，只需要一个升压的 PFC，再加上一个多串的变压器串联恒流的谐振半桥，就得到大功率LED驱动电流新的拓扑。”新拓扑的优势包括：高效率：可达到92%；低成本：无需CC DC/DC驱动器；高可靠性：元器件少，恒压恒流集成在一个模块；可以兼容PWM或模拟调光；EMI设计简单：只需升压PFC和多串变压器串联的谐振半桥，因此设计起来很容易。

刘学超指出，这是目前唯一一颗基于多个变压器串联的谐振电路，来实现高效率、低成本的LED驱动照明的方案。通过变压器磁平衡方式来实现均流控制是该架构的核心所在，不过，用一个电压器驱动一串LED成本仍然较高，“TI专利的多变压器架构采用一个变压器驱动两个LED串，相比一个变压器驱动一个电流的方式降低了成本。”


UCC25710的开关频率可以从最小到最大开关频率自由设定，精准度是3%～6%。能够支持 1%～100%的调光范围，通过对Duty cycle进行延时处理，可得到线性的调光曲线。芯片内部集成了过压、欠压、过流保护机制，以及过温保护功能。它带有PWM调光接口，只需配备 ZigBee和调光的控制就可以对LED进行驱动。

TI现已提供的PMT4302通用LED照明多串LLC AC/DC驱动器参考设计采用UCC28810作为临界模式PFC，UCC25710作为多串LLC控制器。输入电压为90V～260V宽电压范围的输入，输出为500mA，支持四串LED，可以达到92%的效率。


图2：采用了UCC25710的PMT4302多串LLC AC/DC驱动器Demo板。

UCC25710 LED驱动器控制IC适用于通用LED照明和LED电视背光，其主要性能特点如下：

可调节Fmin 3%(准确度)和Fmax 6%(准确度)

闭环LED串电流控制

PWM调光输入

LLC与串联开关控制支持调光

可编程调光LLC开关斜坡，可消除噪声

可在低调光占空比下支持闭环电流控制

可编程软启动

内置过压、欠压和输入电流保护，支持自动重启响应

二级过流阈值支持锁定响应

+400Ma/-800mA门驱动电流

低启动电流与低工作电流；

20引脚SO无铅(Pb)封装