帶功率因數校正的LED日光燈驅動(dòng)電源

摘要：文中提出了一種帶功率因數校正的LED日光燈驅動(dòng)電源，該電源具有電路簡(jiǎn)單、可靠的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)測數據表明，在較寬電壓范圍內，驅動(dòng)電源工作穩定，其具有較高功率因數。
關(guān)鍵詞：LED照明；Boost電路；功率因數校正；恒流源

LED照明由于具有環(huán)保、壽命長(cháng)、高可靠性等特點(diǎn)，正在發(fā)展成為實(shí)施綠色節能照明工程中最具有前途的第4代光源。由LED的電學(xué)特性可知，LED在正向導通后，流過(guò)LED的電流及其兩端電壓對LED能否正常工作起著(zhù)關(guān)鍵性的作用。所以，設計合理的驅動(dòng)電源對于LED照明燈就顯得十分重要。
Energy Star標準規定：商業(yè)照明的供電設備的功率因數不得低于0．9。因此LED的供電電源除了能滿(mǎn)足上述LED特性要求，還應有功率因數校正(PFC)功能文。文中針對近年來(lái)迅速發(fā)展的LED照明驅動(dòng)電路的應用，提出一種帶功率因數校正的LED日光燈驅動(dòng)電源。

1 電路原理
圖1為功率因數校正原理框圖(虛框內為控制電路)，主電路為Boost升壓電路，并由控制電路實(shí)現雙閉環(huán)控制：外環(huán)電壓控制環(huán)實(shí)現穩定輸山電壓；內環(huán)電流環(huán)實(shí)現輸入電流i(t)跟蹤輸入電壓vg(t)波形，其中i(t)=iL(t)。

對于Boost電路，只要輸入電壓低于輸出電壓，電感的電流就完全受開(kāi)天的控制。以下結合圖2電感電流受控的特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
由于開(kāi)關(guān)頻率遠高于輸入電壓頻率，可認為一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內輸入電壓平均值與瞬時(shí)值相等，平均值不變，即：
vg(t)>Ts≈vg(t) (1)
由于Boost升壓電路低通濾波器的轉折頻率遠小于開(kāi)關(guān)頻率時(shí)，可認為一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內狀態(tài)變量的平均值與瞬時(shí)值近似相等，平均值近似不變，即：
x(t)>Ts≈x(t) (2)
在滿(mǎn)足上述條件下，開(kāi)關(guān)元件Q1的電流iQ1(t)與開(kāi)關(guān)元件D1的端電壓vD1(t)波形如圖2(c)所示。取電感電流iL(t)與電容電壓vO(t)為狀態(tài)變量，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內，可用電感電流iL(t)的平均值iL(t)>Ts與電容電壓vO(t)的平均值vO(t)>Ts來(lái)表征Q1的平均電流與D1的平均端電壓，如公式(3)、(4)，式中d(t)為Q1導通截止的占空比時(shí)間函數。


式(3)表明Q1的作用可由數值為d(t)iL(t)的受控電流源取代在電路中的作用；式(4)表明D1的作用可由數值為d(t)vO(t)的受控電壓源取代D1在電路中的作用。從而得到圖2(b)Boost升壓電路的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期Ts內的等效電路模型。進(jìn)一步用戴維寧定理簡(jiǎn)化為圖2(d)簡(jiǎn)化模型，則電感兩端電壓為vL(t)為：
vL(t)=(1-d(t))vO(t)-vg(t) (5)