LED燈高功率因數驅動(dòng)器的設計方案(一)

元件C1,D5,C2,D7,D6組成主要填谷電路，每個(gè)周期內交流電經(jīng)由橋堆D1~D4整流后，給C1,C2串聯(lián)著(zhù)充電，D6防止C2反經(jīng)過(guò)C1放電，C1,C2的充滿(mǎn)的電荷經(jīng)由D7,D5并連著(zhù)放電。圖3右側是電路輸入電流的仿真結果，能觀(guān)察到每個(gè)周期的輸入線(xiàn)電流從30°到150°和210°和330°角度內連續變化，而150°到210°和330°到360°角度內不連續變化，大多電流的畸變都是在這些不連續的時(shí)間內發(fā)生，如果減少這些畸變，會(huì )進(jìn)一步提高諧波性能。仿真圖看到每個(gè)正負周期內有一個(gè)高的電流尖峰，這也是造成電流畸變的因數之一，可以通過(guò)其它元件來(lái)抑制這個(gè)尖峰，但在大功率應用里，需要平衡好效率和發(fā)熱方面的問(wèn)題。

3.2 實(shí)驗測試填谷式驅動(dòng)器的功率因數

在常規的BUCK結構上增加了上面介紹的被動(dòng)式填谷電路，這里的元件分別是C1,C2,D2,D3,D4和R2組成，電阻R2可以改幫助改善諧波電流，降低圖3.1仿真結果上的最大電流尖峰，實(shí)驗中主控制降壓芯片用恩智浦公司的SSL21084產(chǎn)品，SSL21084只是把主開(kāi)關(guān)管集成到芯片內部，開(kāi)關(guān)控制方式與SSL2109是完全一樣的，具體線(xiàn)路如圖3.2-1所示：

圖3.2-1:填谷式降壓結構線(xiàn)路和測試結果

圖3.2-1右側是20W的LED驅動(dòng)器的測試結果，采用被動(dòng)式填谷電路后，當輸入電壓從200V到265V內變化時(shí)，功率因數PF已經(jīng)從原來(lái)的0.6提高到了0.9以上，效率也能達到92%,所以在提高功率因數的同時(shí)，效率沒(méi)有明顯的降低。圖3.2-2是輸入電壓和輸入電流的波形圖，綠色通道是輸入電壓波形，淺藍色通道是輸入電流波形，很明顯雖然功率因數提高了，但輸入電流波形還是有畸變的，所以總諧波因數不是很好，測試數據顯示總電流諧波在38%,如圖3.2-2右側諧波測試數據所示，第3,5,7,9次奇次諧波值還是非常高。

圖3.2-2:填谷降壓式結構測試波形和諧波結果

4 主動(dòng)式LED驅動(dòng)器

主動(dòng)式功率因數校正的方式和特點(diǎn)

主動(dòng)式功率因數校正常規上采用兩極拓撲來(lái)實(shí)現，前級用升壓電路結構，后級直流轉換部分用隔離反激式結構，如圖4.1示，功率因數校正芯片用恩智浦半導體的SSL4101控制器，它運行在臨界導通模式下，恒定導通時(shí)間控制，流過(guò)電感電流與橋堆整流后的電壓成正比例關(guān)系，所以輸入平均電流的相位會(huì )跟隨輸入電壓，得到非常高的功率因數。這種控制環(huán)路可靠度高，常在中、大功率驅動(dòng)器中使用。SSL4101也集成了反激轉換控制功能，如目前常采用準諧振斷續式控制，準諧振工作的特點(diǎn)就是確保主開(kāi)關(guān)上的寄生電容上的電壓降到最低時(shí)導通，降低開(kāi)關(guān)損耗，并對電磁輻射有一定程度的幫助。副邊輸出的電壓和電流電平通過(guò)光電耦合器 (簡(jiǎn)稱(chēng)光耦)來(lái)回授反饋給原邊控制器。相比填谷式結構，主動(dòng)式功率因數校正設計可以達到更高的功率因數和低的諧波電流，輸出LED電流紋波也非常低。但是這種兩級結構的驅動(dòng)設計非常復雜，元件成本也很高，一般只適合在功率大于75W以上的LED驅動(dòng)器中使用。

圖4:兩級主動(dòng)式功率因數校正結構圖