去年,，“十城萬盞”示范工程并沒有像預(yù)期的那樣帶來豐碩的成果,，反而是這種大功率LED照明的缺點被充分地暴露出來：LED驅(qū)動電源可靠性極差,，發(fā)熱高,，很多LED的驅(qū)動電源被燒壞，其中很多都是由于不起眼的外圍小器件壞掉而導(dǎo)致整個驅(qū)動電路失效,。“因為LED驅(qū)動電路效率低導(dǎo)致環(huán)境溫度高,，很多器件頂不住這么高的高溫被燒掉。我也幫我們客戶看過燒壞的器件,，有的僅是小的三極管,、二極管燒掉，整個電源就崩掉了,。”德州儀器高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理劉學(xué)超解釋道,，“看起來是個小問題，但LED整個環(huán)境溫度非常高,，70%的熱量是通過散熱片散的,，散熱片后面是驅(qū)動電源，溫度很高,，很難控制,。”所以，業(yè)界現(xiàn)在的努力目標(biāo)就是提升效率,，降低漫度,，提升集成度，減少元器件數(shù)量,，并一盡量用可靠的元器件,。“比如說電感就是一個非常可靠的東西,，電感是千百年來大家用的東西,，而不是有源器件。”他補(bǔ)充,。

　　針對這個目標(biāo),，TI于今年正式推出了新的LED驅(qū)動架構(gòu)——雙極多串LLC拓樸架構(gòu)，相對于傳統(tǒng)的大功率(功率是250W—300W)LED驅(qū)動架構(gòu),，該架構(gòu)中省掉了昂貴的多串高壓DC/DC降壓器,，改為多個變壓器串聯(lián)的LLC諧振電路，直接實現(xiàn)恒流,，效率大幅提升至92%,，比傳統(tǒng)架構(gòu)提升4-5%，元器件數(shù)量也大幅減小,，可靠性提升,，EMI設(shè)計更簡單。(如圖)“簡單來說,，它就是將原來需要的恒壓模塊與恒流模塊合成為一個模塊,，相當(dāng)于省掉一個恒壓模塊,。”劉學(xué)超表示。

　　去年,，“十城萬盞”示范工程并沒有像預(yù)期的那樣帶來豐碩的成果,，反而是這種大功率LED照明的缺點被充分地暴露出來：LED驅(qū)動電源可靠性極差，發(fā)熱高,，很多LED的驅(qū)動電源被燒壞,，其中很多都是由于不起眼的外圍小器件壞掉而導(dǎo)致整個驅(qū)動電路失效。“因為LED驅(qū)動電路效率低導(dǎo)致環(huán)境溫度高,，很多器件頂不住這么高的高溫被燒掉,。我也幫我們客戶看過燒壞的器件，有的僅是小的三極管,、二極管燒掉,，整個電源就崩掉了。”德州儀器高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理劉學(xué)超解釋道,，“看起來是個小問題,，但LED整個環(huán)境溫度非常高，70%的熱量是通過散熱片散的,，散熱片后面是驅(qū)動電源,，溫度很高，很難控制,。”所以,，業(yè)界現(xiàn)在的努力目標(biāo)就是提升效率，降低漫度,，提升集成度,，減少元器件數(shù)量，并一盡量用可靠的元器件,。“比如說電感就是一個非?？煽康臇|西，電感是千百年來大家用的東西,，而不是有源器件,。”他補(bǔ)充。

　　針對這個目標(biāo),，TI于今年正式推出了新的LED驅(qū)動架構(gòu)——雙極多串LLC拓樸架構(gòu),，相對于傳統(tǒng)的大功率(功率是250W—300W)LED驅(qū)動架構(gòu)，該架構(gòu)中省掉了昂貴的多串高壓DC/DC降壓器,，改為多個變壓器串聯(lián)的LLC諧振電路,，直接實現(xiàn)恒流，效率大幅提升至92%,，比傳統(tǒng)架構(gòu)提升4-5%,，元器件數(shù)量也大幅減小，可靠性提升,，EMI設(shè)計更簡單,。(如圖)“簡單來說，它就是將原來需要的恒壓模塊與恒流模塊合成為一個模塊,，相當(dāng)于省掉一個恒壓模塊,。”劉學(xué)超表示。

　　舊架構(gòu)的比較

　　上圖中UCC25710是TI剛量產(chǎn)的一顆針對大功率LED照明和LED背光的,、基于多個變壓器串聯(lián)的LLC諧振電路,，已用在LED路燈和超薄LED電視的背光上。UCC25710就是基于TI創(chuàng)新的,、具有專利的雙級多串LLC拓樸架構(gòu)而專門設(shè)計的,。

　　(如上圖)在傳統(tǒng)的大功率LED照明架構(gòu)圖上可以看到，它有兩個Block,，第一個Block叫恒壓模塊,，DC/DC出來以后得到一個恒壓的輸出，第二個是恒流模塊,，恒流模塊是每串LED都會需要DC/DC升壓或降壓的電路,，對每一串LED進(jìn)行恒流。這是傳統(tǒng)的典型的大功率LED驅(qū)動的拓?fù)浼軜?gòu),。

　　這種拓?fù)浼軜?gòu)的效率分布為：臨界模式PFC的最大值在97%左右,，LLC諧振半橋效率目前在業(yè)界我們認(rèn)定是比較高的，它的效率大概是96%,，每一串恒流降壓它的效率在95%左右,，三個相乘的總效率(典型值)應(yīng)該在88%以內(nèi)。“當(dāng)然有的客戶可以做到90%,，但會犧牲很多成本,，比如說二極管需要同步整流的二極管，這是用錢來提高效率,。此外,，在大的降壓上做一些軟塊干擾工作，來得到一個高效,，這些都是一些方法,。但它總體來說效率不會太高，大概應(yīng)該在88%左右,。”劉學(xué)超解釋道,。

　　他繼續(xù)分析：傳統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)的缺點，首先它的成本非常高,，因為它帶有PFC,、LLC電路,，還有多串高壓Buck(輸入電壓是54V)，高壓DC/DC成本是非常高的,，每一串都需要一個?，F(xiàn)在的路燈電源實際上是4—12串，也就是說你需要4—12串的Buck電路,，有非常多的器件,。

　　第二是效率非常低，從我們的經(jīng)驗來看,，它的效率應(yīng)該是在88%左右,。第三是可靠性非常差，因為實際應(yīng)用中每一串都需要一個Buck,，PFC,、LLC電路，整個電路由許多組件構(gòu)成,，導(dǎo)致可靠變變差,。

　　最后一個，也是很重要的一個,，就是這種傳統(tǒng)架構(gòu)的EMI問題也非常嚴(yán)重,。因為每一串Buck開關(guān)頻率沒有進(jìn)行同步，串與串之間有相互的干擾,。“我在客戶那兒看到,，每一串輸出的時候加了一個共模電感，共模電感一方面增加了成本,，另外在可靠性上面也會產(chǎn)生影響,，所以，EMI是一個很大的問題,，原因是每一串DC/DC目前很難做到同步,，因為整個有4—12串的LED在上面。”劉學(xué)超說道,。

　　針對這種情況,，TI的專家在2008年底提出一個拓?fù)浼軜?gòu)：直接恒流，一個變壓器驅(qū)動多串LLC,。相對于傳統(tǒng)的架構(gòu),，效率提升至93%。不過,，由于當(dāng)時采用了三級多串變壓器架構(gòu),，還是需要三個IC：一個PFC，一個BUCK，一個PWM,，成本并沒有明顯降低,。

　　現(xiàn)在，這顆UCC25710出來,，改為雙級多串變壓器架構(gòu),，可以把Buck降壓這一路給去掉，無需DC/DC降壓,，也就是直接對每一串LED進(jìn)行控制，之后直接控制LLC諧振半橋電路,，來實現(xiàn)每一串的電流諧振控制,。前提只需要一個升壓的PFC。這個電路非常簡單：只需要一個升壓的PFC,，再加上一個多串的變壓器串聯(lián)恒流的諧振半橋,，就可得到大功率的LED驅(qū)動電流。

　　所以,，大功率LED照明的新型雙級多串LLC架構(gòu)的優(yōu)勢可以總結(jié)為以下四點：

　　第一是效率提升,，這個新的拓?fù)浼軜?gòu)實際總體效率可以達(dá)到92%。

　　第二是成本很低,，因為不需要每一串DC/DC的降壓,，TI用一串變壓器可以驅(qū)動兩串LED，兩串變壓器可以驅(qū)動四串LED,，采用的變壓器都是傳統(tǒng)的變壓器,，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于用恒壓的DC/DC對每一串進(jìn)行驅(qū)動。“實際上,，我們是省掉了一個恒壓模塊,。”劉學(xué)超稱。

　　第三,，它的元器件非常少,，所以它的可靠性很好，把恒壓和恒流整個集成在一個模塊上,，而不是兩個,，使得可靠性得到提升。“此外,，目前傳統(tǒng)的方案用的電容更多,，因為每串DC/DC都需要電容，PFC也是電容,，LLC也是電容,。電容損壞也是影響LED路燈可靠性的一個重要因素。這個架構(gòu)的電容數(shù)少，沒有LLC,、DC/DC電容,，所以可靠性提升。”

　　第四,，EMI問題減小,，設(shè)計更簡單。電路沒有多串的DC/DC,，只需要一個諧振半橋做出驅(qū)動,，這樣可以非常容易地得到EMI設(shè)計。“我們在這個板子上有傳導(dǎo)的實驗,，這個板子設(shè)計好以后基本上就可以通過傳導(dǎo)的測試,，我個人認(rèn)為，由于LLC電路本來的特點是非常好的EMI,，性能非常好的一個電路,，這相對于傳統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)來說，EMI是非常好的,。”他稱,。

　　此外，該電路可以兼容調(diào)光,，還可以配合TI的無線Zigbee進(jìn)行調(diào)光,，因為IC是放在側(cè)邊或模擬調(diào)光，對LED整串進(jìn)行調(diào)光,，來實現(xiàn)整體PWM或模擬調(diào)光,。

　　“這個架構(gòu)里的技術(shù)關(guān)鍵是一個變壓器驅(qū)動兩串LED，兩個變壓驅(qū)動四串LED,，這樣成本下降了,，可靠性也提升了。”劉學(xué)超說道,，為什么變壓器能做每串均流的控制呢,？這個問題實際上是非常簡單的，就是我們把兩個變壓器的沿邊進(jìn)行串聯(lián),，如果逆時電感足夠得大,，耦合到側(cè)邊IP1就等于IP2，IS1…如果扎比相同的話,，它是一個扎比的關(guān)系,，就是Ip1/Np = Is1/Ns1，這是第一個變壓器,。第二個變壓器,，由于它的沿邊是同一個變流,，我們把沿邊做一個串聯(lián)，這樣的話Ip1/Ip2,，Np1=Is2/Ns,，這樣我們就可以得到Is1=Is2。就是通過這樣的變壓器持平衡方式來得到很好的電流的平衡度,，理論上來說這是非常簡單的理論,，但我們把它用在LED的驅(qū)動電流上。

　　并且,，劉學(xué)超表示,，這里對變壓器沒有特殊的要求，一般的變壓器電感量冗余在正負(fù)10%以內(nèi),，變壓器場站一般要求正負(fù)10%以內(nèi),，“只要你能夠做到正負(fù)10%以內(nèi)，輸出電流的冗余小于正負(fù)3%就可以了,。”其實，除了路燈應(yīng)用,，它對于通用照明系統(tǒng)和商用照明也是適合的,，只要需要多串形式的架構(gòu)，這個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都能使用,。“客戶看到我們這一創(chuàng)新型架構(gòu)后都非常高興,，因為它實實在在的減小了成本，并且提升了可靠性,。”劉學(xué)超稱,。