含有pfc的led驱动线路的改进设计

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1、第2期电源学报NO．22011年3月JournalofPowerSupplyMar．2011含有PFC的LED驱动线路的改进设计侯典立，张庆范，张龙2刘晓(1．山东大学控制科学与工程学院，济南250061；2．鲁东大学电子与电气工程学院，山东烟台264025)摘要：LED照明愈加得到世界各国的重视，针对LED特性文中描述了其驱动方式．分析和讨论了填谷式无源功率因数校a~(PowerFactorCorrection，PFC)和反激拓扑的工作原理，提出了一种新的改进填谷式功率因数校正线路，并给出了仿真波形针对高亮度LED

2、照明的应用．文章进一步阐述了更加适合于LED照明特性的反激线路及电流采样和反馈线路，基于此原理设计了一款LED控制器产品，系统长期运行稳定可靠。关键词：填谷式PFC：LED：反激：恒流源中图分类号：TM344．1文献标志码：A文章编号：CNl2—1420(20l1)02—0034—05引言LED电气特性与普通二极管类似，具有正向导通、反向截止特性，当LED两端所加正向电压超过导通电压时，流过LED的电流急剧增加，所以，LED随着LED(Light—EmittingDiode)技术的发展，大功率LED(High—Pow

3、erLight—EmittingDiode1照明驱动采用电流源驱动更为合适和容易实现。电流源根据晶体管应用特性的不同可分为线性电流源和在能源告急的今天得到世界各国的高度重视，LED开关电流源，线性电流源中晶体管或场效应管工作具有高效节能、无汞毒害、长寿命等优点。在所有用电设备中照明用电在发达国家达到19％，我国也达于放大状态，特点是线路简单，但功耗大，而开关型到了10％，而采用LED技术可以节电50％以上，电流源中晶体管或场效应管工作于截止区和饱和区，故其效率较高，但线路相对复杂。所以，在极小LED控制器成为当前研究

4、的热点。中小功率隔离式的LED驱动器基本采用填谷式无源PFC、反激变换功率、且线路要求简单的场合采用线性电流源，本器的架构．这种经典架构为多种产品采用．也有多文针对中小功率LED照明应用采用开关型电流源。开关电流源和开关电压源类似。主要用于反馈篇文献对填谷式PFC和反激线路进行了论述，本文根据LED特性对此架构进行了描述，同时在对其原调整脉宽所采集的信号不同，电流源根据电流调整脉宽。针对LED照明应用，对开关电流源的要求有理进行描述的基础上提出了一种新的改进填谷式功率因数校正线路，针对高亮度LED照明的应用，其特殊性

5、．由于眼睛识别频率较低，也可以说人眼对于光线的变化的高频具有滤波特性．即使用于驱文章进一步阐述了更加适合于LED照明特性的反激线路及电流采样和反馈线路，同时，通过仿真对动LED为高频的方波非直流信号，随着占空比变化线路的改进及性能的改善进行了验证。人眼看到的LED是持续的亮度变化，而不是高频的闪烁，所以，驱动LED可以用直流信号也可以用高频方波信号。正是如此，调光既可以采用脉宽调制I,ED驱动方式和方案(PWM)方式．也可以采用直流调整方式，前者调光时色差变化小，但光效低，适合于对颜色变化要求高的场合，如LCD电视背

6、光；后者相反ll1。二者在线收稿日期：2O10—10一l8基金项目：鲁东大学校基金(IJ20082801)路结构上主要是电流采样位置的不同。通常前者采作者简介：侯典立(1975一)男，讲师，博士研究生，主要从事电力电样电流取自开关管MOSFET导通时的电流，后者电子及信号处理研究．hdianli@163．conl张庆范(1949一)男，教授，博士生导师，主要从事电力电流取自滤波后直流输出点电流．如图2中电阻R，子与电力传动研究，zhangqf@sdu．edu．CH。第2期侯典立．等：含有PFC的LED驱动线路的改进设

7、计35因此对于普通照明系统，采用直流调整较好。因为率因数极低，约为0．6，谐波电流值很大，3次谐波达功率不是太大，系统架构采用填谷式无源PFC、反70％～80％(以基波为100％)，总谐波失真(THD)达激变换器的架构，如图1所示。120％以上因此．需要功率因数校正电路对离线电源的输入电流波形进行整形，以使从电源吸取的有功功率最大化[21。P功率因数校正电路有两大类．一类是无源PFC斟FC线路．另一类则为有源PFC线路。有源功率因数校正线路是把开关模式升压转换器置于输入整流器和储能电容之间。电路能对输入电流进行整形，

8、以匹配输入电压的波形。有源PFC线路可以产生较高图1开关式LED驱动器系统图的功率因数，但线路复杂，主要用于功率较大的系统中。无源PFC线路相对较简单，功耗低，无源填谷2填谷式PFC电路分析及改进式PFC线路是一种典型的无源PFC线路，如图2(a)所示14J，有三个二极管，D一D，和两个电容C。，组电源的功率因数校正在这些年越发得到各个成，电源