新型AC LED變換器拓撲電路設計

　　當輸出電壓Vo絕對值大于開(kāi)啟電壓Von時(shí)，同時(shí)希望Vo變化速度變慢使得LED持續導通，輸入輸出傳遞函數的增益也有所要求，增益值必須足夠高使得輸出電壓可達到LED最高承受電壓值。即：

　　式中：Vomax為輸出電壓的峰值，Vimax為|Vcc/2|的最大值。結合式（10）~（12）可得在滿(mǎn)足式（13）等式條件下，根據式S95H的限制條件，可選擇電感L2應小于0.45mH.

　　我們的設計目標為輸出功率20W，輸出最高峰值電壓不超過(guò)34V.每串LED負載開(kāi)啟電壓為 23.5V，等效內阻為7Ω，流過(guò)最大峰值電流不超過(guò)1.5A.因此，選擇電感r6值分別為50、100、150、200uH得到圖3的仿真波形，根據增益和諧振頻率限制條件，取L2=100uH，再由式（12）可得C2=133nF.

　　圖3 帶負載情況下帶輸入-輸出傳遞函數Bode圖

　　通過(guò)以上的理論分析，我們對圖1中沒(méi)有PFC校正電路和有PFC校正電路進(jìn)行了仿真分析，如圖4和圖5所示。通過(guò)仿真分析可知，圖1的拓撲電路結構和參數的選擇是可行的。

　　圖4 無(wú)PFC的輸入交流電壓和交流電流仿真波形

　　圖5 有PFC的輸入交流電壓和交流電流仿真波形

2 實(shí)驗驗證

　　根據前面的理論分析，我們制作了AC LED 燈的控制模塊，其設計參數以仿真數據為依據，輸入交流電壓Vin為220V，S1開(kāi)關(guān)頻率為20 kHz，S2和S3開(kāi)關(guān)頻率為30 kHz;主功率電感L1為0.865 mH;諧振電感L2為0.1 mH，儲能電容C1和C2都為1.2 mF;諧振電容C3為133 nF，開(kāi)關(guān)管的PWM 信號由DSP 產(chǎn)生。圖6 為在圖1 中沒(méi)有PFC 電路時(shí)測試的電源輸入端的交流電壓和交流電流測試波形，圖7 為有PFC 電路時(shí)測試的電源輸入端的交流電壓和交流電流測試波形。

　　圖6 沒(méi)有PFC電路時(shí)輸入電壓Vin和輸入電流iin波形

　　圖7 有PFC電路時(shí)輸入電壓Vin和輸入電流iin波形

　　3 結束語(yǔ)

　　本文針對傳統的LED 燈整流電路的濾波電容使整流前端的交流輸入電流波形變成尖脈沖，造成功率因數低、諧波成分增加等問(wèn)題，提出了一種新型的AC LED 變換器拓撲電路。通過(guò)對圖1 新型的拓撲電路理論分析，在LCC 電路中的電容值較小，解決了傳統整流電路的大電容給LED 帶來(lái)的使用壽命短的問(wèn)題。本文還理論分析了Buck PFC 電路參數值的選擇，仿真分析了有功率因素校正電路與沒(méi)有功率因素校正電路的輸入電壓和電流的相位關(guān)系，最后通過(guò)實(shí)驗驗證了本文提出的新型電路拓撲結構的可行性。