高效率超低谐波LED照明驱动电源设计-论文.pdf

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1、圃固四喝团匝仿真，建罐ICAD／CAMICAEICAPP高效率超低谐波LED照明驱动电源设计薛旦，鲁志本，范文俊上海瀚唯科技有限公司，上海200438)0引言在准谐振模式下的波形如图2所示。准谐振反激发光二极管作为光源，具有节能、环保、寿命长三大变换电路具有波谷检测功能，开关管总能够在波谷，即漏优势，已被广泛应用于城市景观装饰、交通车站和商业广极电压最小值处导通。若漏极电压的最小值能够等于零，告等公众没施。近年来发展起来的高亮度白光LED即输入电压等于反射电压时，电路能够实现零电压导通。(high—brightnesswhite

2、LED，HBWIED)更是在工业与民』．2高频变压器设计用照明系统、汽车灯具等领域拥有广泛的应用前景。因根据开关电源高频变压器的基本理论，高频变乐器此，推广LED的应用对能源紧缺的世界各闰具有十分重设计如下(以下参数为已知量)：输入电压．V；输{}I电要的意义。压VⅢr，V；输出功率只，w；输出反向电压，V；t,EDLED应用的关键技术之一是提供与其特性相适用的个数N；等效电阻Rl枷，ohm；有效窗口面积AInn1；_卡JJ电源或驱动电路。LED作为半导体冷光光源]，对供电电级线圈数N，Num；最小开关频率．kHz。压和电流的驱

3、动能力的要求有很大的区别。在大功率的条通过以上参数计算可得：件下1_作，传统驱动方式如电阻限流、线性调节、电荷泵等导通时间TON=，s；()的效率已达到极限。对高功率LED而言．PWM开关型直流变换器因其仍町能保持较高的电源效率而受到青睐。另初级电感量-，一m=2立遮xl000，H；(2)xP．t~外，在某些特殊场合，需要LED驱动电源具有更高的要求，如要求驱动电源具有较高的效率和极低的谐波。初级有效电流，I)r=、／爱；针对}：述LEI)照明的驱动要求，本文提出了基于原(3)边反馈的反激式LED驱动电源方案。本方案具有以下优磁

4、通密度AB一=上；(4)：1)采用前级反馈，使整个电路更加简单；2)具有较高VpXA．的功率因数和超低的谐波；3)反馈电路_T作在准谐振的_l原副边匝数比Ⅳ=盟一；(5)VOUI’作模式，使整个电路具有更高的效率。次级有效电流1准谐振反激变换电路的原理分析与设计／Q：鱼!Q垒：鱼二．，．，准谐振反激变换电路分析，一一V(L1)(10-~)ZxV一f6)lNx(10x104)2x0．01’准谐振反激变换电路能够在波形振荡谷底进行开关，其原理罔如图l所示。相比于传统的PWM反激变换输出平均电流IL1)=鲁，OUT电路，图l中标了电路

5、的相关寄生参数。输出电容c。(1-瓦AI)xI0~，Fn(7)2高功率因数和超低谐波的实现系统PF值的高低，主要与输入电流和输入电的卡}{角差和输入电流的THD两个素有关。计算公式为：

6、pI／l·cos~／(·，)。(8)式中：．、，。为基波有效值；V、，为总的有效值。厂—；——THD：、／∑／I。(9)式中：^为k次谐波的有效值。192；机械工程师2014年第7期团固四唾团哩仿囊，建霹ICADICAMICAEICAPP所以

7、1-—==COs。(10)、v／l+THD在峰值电流控制方法下，PF计算的是平均电流的正弦化，这里相差一

8、个占空比D，公式为：，_扣怔‘等。器。⋯)其中：￡、LV在一个周期内恒定，所以，。c。)损耗，提高r电源的效率。可见，输入电流并不是一个正弦，而是一个削顶的准3．3功率因数随输入电压变化时的波形正弦波形。这势必会影响一些PF值，这也就是峰值电流图7(a)为未加谐波降低电路时功率因数随输入电压控制方法下PF值始终不能达到l变化的波形。图7(b)为未加谐波降低电路时功率因数随的根本原因。输入电压变化的波形。为了提高功率因数，降低电路的谐波。采用以下方法：其中BUS是输出整流后的总线，而COMP是控制电路的电流检测。如图3连接，可以明

9、显改善THD，高压时尤为明显。3实验结果图4为使用SY5800芯片针对筒灯没计的一款驱动电路，输入电压范围为AC85～264V，输出为36V／330mA。可以看m变换器的PF明显提高。在l76～264V电压3．，输出电压电流波形范围内PF接近O．99。图5为在输入电压为交流220V时输出电流和电压3．3电流总谐波THD随输入电压变化时的波形的波形，南图可知由于单级PFC原理上的特点，输出电流图8(a)为未加谐波降低电路时THD随输入电压变存在一定的电流纹波。此纹波可通过输出电容的大小进化的波形。行调节，已达到满足需要的输。图8(

10、b)为加入谐波降低电路时THD随输入电压变化的波形。可以看出变换器的电流谐波总含量明显降低。在176～264V电压范围内谐波都低于7％。3．4效率随输入电压变化时的波形图9为效率随输人电压变化的波形，可以看m在全电压范围内都可以保证电路有较高的效率。在220V输