高效單級變換式LED驅動(dòng)電源設計方案

次級二極管瞬時(shí)峰值電流為ID(t)，根據勵磁電流引起的磁通不能突變原則可知：ID(t)=n IQ(t)=nIQ(sin)_pksinωt,且等式LP =n2 LS成立，其中參數n為變壓器的初、次級匝數比。

根據變壓器伏秒平衡原則，在繞組次級伏秒規則如下：

式中，Uo是輸出直流電壓，UF是整流二極管正向導通壓降。

且根據：T =TON+TOFF

設在第N 點(diǎn)對IQ(sin)_pk_N積分可得到其平均值，在圖3中三角形△CED中：

則市電輸入電流：

由上幾個(gè)等式可得到：

設：UR =n (Uo+UF)并定義：UR為反射電壓。

又設定電壓反射比為：

則可得輸入電流的表達式：

由輸入電流表達式可見(jiàn)：在開(kāi)關(guān)管按恒定導通時(shí)，輸入電流也不是純凈正弦波，失真度THDI與Rvr密切相關(guān)，即THDI取決于輸出直流電壓和初次極匝數比n(這里n=N1/N2 )等。

根據上述表達式把輸入電流正弦波特性與Rvr關(guān)系式仿真繪圖，如圖4所示。由仿真輸出圖可知：Rvr數值越小時(shí)，輸入電流就越正弦，失真度就越小;反之則正弦特性越差。

圖4 正弦電流仿真圖

1.2 高功率因數輸入的器件優(yōu)化選擇原則

設定輸入電壓為純凈正弦波，輸入功率因數和諧波電流關(guān)系如下式：

式中，θ 為基波電壓與基波電流的相角差;這里可設cosθ=1 .把以上關(guān)系式按不同的Rvr值仿真，并把PF值和THDI值繪圖，如圖5、圖6所示，由關(guān)系圖可知：Rvr值越小對功率因數和諧波電流越好，但是從系統性?xún)r(jià)比來(lái)看，Rvr并非越小越好;這是因為：由電流表達式可知，Rvr小就意味著(zhù)反射電壓UR高，匝數比N要求也大，也就是說(shuō)MOS關(guān)斷所承受的反峰電壓就高，而相對于二極管D反向電壓值要求反而小，反之若Rvr值過(guò)大，則PF值和THDI值差，但是對MOS電壓要求低而二極管耐壓則相對要求高，過(guò)度要求Rvr值對系統安全和器件優(yōu)化選擇是不利的，要從優(yōu)化系統性能與成本的角度出發(fā)去選擇N 值。

允許MOS關(guān)斷電壓、二極管反向電壓、匝數比N三者之間存在直接關(guān)聯(lián)，圖7是一個(gè)設計案例中得到的三者關(guān)聯(lián)仿真圖(設計交流輸入最大265 V,直流輸出50 V)。如圖7所示：按照器件的最佳性?xún)r(jià)比，推薦器件的選擇區域和變壓器的匝數比為圖中陰影部分是比較理想的。

圖5 功率因數仿真曲線(xiàn)圖