UCC25640X 在 LED 照明 PSU 中的优势
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摘要
在过去 15 年中，TI 开发了 LLC 控制器，还开发了专门用于 LED 照明 PSU 应用的 LLC 控制器 (TPS9202X)。TI 在 LLC 拓扑和 LED 照明 PSU 领域拥有丰富的经验。上一代器件 UCC256302 也推广给几个重要的 LED 照明 PSU 客户并收到了宝贵的反馈。本应用手册汇集了开发 UCC25640X 产品所获得的经验教训，并介绍了 UCC25640X 在 LED 照明 PSU 中的优势。
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1 引言
因为 LLC 是可在整个负载下获得出色效率的软开关拓扑，所以 LLC 拓扑通常用于额定功率为 100W 至约 1KW 的隔离式直流到直流级。在照明应用中，这项优势更为显著，因为照明应用要求环境温度高达 90℃，但没有气流进行散热，LLC 拓扑需要具备出色效率来避免功率级元件过热应力问题。然而，LLC 谐振回路设计并非针对宽输入或输出电压范围而设计。本应用手册介绍了用于照明应用的谐振回路设计，以及 UCC25640X 如何解决照明应用的几个局限性。
图 1-1 UCC25640X 简化原理图2 UCC25640X HS 引脚具有宽 dv/dt 检测范围
如前所述，由于散热问题，LED 照明 PSU 需要获得高效率，并且 LED 也没有保持时间要求，因此客户会增加磁化电感来减小磁化循环电流，从而优化效率。
LED 照明 PSU 还需要支持高达两倍的输出电压范围，因此谐振回路需要设计成宽增益曲线，如图 2-1 和图 2-2 所示。客户可以选择更低的 Ln 进行设计，这样谐振回路曲线会有所差异，并且频率发生微小变化时增益会发生显著变化。
设计 LLC 谐振半桥电源转换器应用手册详细说明了如何设计谐振半桥转换器。
图 2-1 LLC 增益曲线 LN=1
图 2-2 LLC 增益曲线 LN=10LED 照明 PSU 还对调光关闭功能有特殊要求，该功能可通过降低输出电压来关闭 LED。
LED 与二极管类似，因为 LED 需要传导最小正向电压，如 图 2-3 曲线所示，因此客户可以控制电压反馈环路，使输出电压低于最小正向电压，从而可以关闭 LED。
但在调光关闭条件下，可以大幅提高开关频率，因为 LED 照明 PSU 在空载和低增益条件下运行，因此开关频率如图 2-4 所示。
图 2-3 LED V-I 曲线
图 2-4 调光关闭期间的开关频率如果在照明应用中采用谐振回路设计和调光关闭功能，则在调光关闭条件下，谐振电流非常小。
- 更高的磁化电感会减小磁化循环电流，从而优化谐振回路设计的效率。
- 调光关闭条件下具有更高的开关频率
客户还可以添加电容器，并联到 MOS 漏源极来提高 EMI 性能，因此 MOS VDS 压摆率会非常慢，如图 2-5 所示。TI 意识到客户电路板上的 UCC25630X 存在这个问题，因此 UCC25640X 增加了 HS 引脚 dv/dt 检测范围，并可设计用于 LED 照明 PSU 应用。
图 2-5 MOS VDS 压摆率3 UCC256402/4 无需使用辅助电源
UCC256402/4 使用自偏置启动方案，因此无需使用单独的辅助电源。当首次插入交流电源时，PFC 和 LLC 均关闭。启用 HV 引脚上的内部 JFET，并可为 VCC 电容器充电。当 VCC 引脚电压低于 VCCShort 时，充电电流很小；然后当 VCC 引脚电压高于 VCCShort 时，充电电流会变得更大。VCC 引脚电压超过 VCCStartSelf 阈值 (26V) 后，电流源会关闭，并启用 RVCC 来打开 PFC。当 PFC 输出电压达到 BLK 开启阈值时，打开 LLC。当 LLC 正在运行且稳定在输出电压后，辅助绕组可为 PFC 和 LLC 控制器器件提供电流。
图 3-1 显示了上电序列，UCC25640x LLC 谐振控制器特性简要概述与启动指南应用手册介绍了 UCC25640X 功能。
PFC Vcc 由 LLC RVcc 引脚供电，因此 LLC 可以通过在 LLC 触发保护时禁用 RVcc 来关闭 PFC，从而更好地保护 PFC 功率级。
图 3-1 UCC256402 和 UCC256404 的系统状态机时序图