LED電源總諧波失真（THD）分析及對策

4.降低 THD 的措施

隨著開關電源類電子產品的應用普及，國際電工委員會制定了 IEC61000-3-2、歐盟制 定了 EN60555-2 和我國制定了 GB17625.1-2003 等法規，對用電設備的電壓、電流波形失真 作出了具體限制和規定。目前這些法規也適用于 LED 燈具及 LED 驅動電源。 對于輸入有功功率大于 25W 的 LED 照明燈具，諧波電流不應超過表 2 限值。

表 2. C 類設備的限值

對于輸入有功功率不大于 25W 的 LED 照明燈具，規定符合如下的其中一項：

a.諧波電流不應超過表 3 的第 2 欄中與功率相關的限值;

表3 D類設備的限制

b. 用基波電流百分數表示的 3 次諧波電流不應超過 86%,5 次諧波不超過 61%;而且， 假設基波電壓過零點為 0°，輸入電流波形應是 60°或之前開始流通，65°或之前有最后 一個峰值(如果在半個周期內有幾個峰值) ,在 90°前不應停止流通。

圖 1 所示的 LED 驅動電源的輸入功率為 8.8W,根據表 3 第 2 欄的限值，THD 顯然超標。 一個好的 LED 驅動電源，不僅需要高功率因數 PF,而且還要實現低 THD,使奇次諧波含量 不超過標準規定值。

但有的電源設計者，為了片面強調高 PF 而將濾波電容值減小，其結果是橋式整流器的 導通角增加，PF 增大，但橋式整流器輸出的脈動直流電壓導致電路的峰值電流極高，使電 源變換器的功率管等損耗劇增，很容易損壞功率管、高頻變壓器、高頻輸出整流管元件。

目前，性能比較優良的 LED 驅動電源，均采用了有源功率因數校正(Advantage Power Factor Correetion)APFC 電路，圖 7 是一種常用的臨界導通模式(TCM)的單級 PFC 反激式電源變換器示意圖。

圖7

這種電路能使輸入電流即電感電流的波形(見圖 8)與整流二極管輸出的脈動電壓波形保持一致的特點，不存在整流二極管導通角的影響，因此輸入電流與輸入電壓的具有相同 相位，如圖 9 所示。

圖8

圖9

這種電路的功率因數 PF 與總諧波失真 THD 的關系如下：

該電路通?？梢宰龅?PF≥0.96、THD≤30%,甚至可以使 PF 值接近于 1,輸入電流失真 系數 K=I1 / Irms≤3,THD≤10%. 圖 10 的輸入電路是一種通用的填谷式的無源功率因數控制(PPFC)電路，對于輸入功率 較小的 LED 驅動電源采用此電路，有成本低、線路簡單等優點。其功率因數可在 0.85-0.9, 但諧波含量往往會超過符合規定。

圖 10

它的電壓和輸入電流的波形如圖 11

圖 11

圖(12)是其測試結果，結果表明諧波含量超標。

圖 12

圖 13

針對圖 10 電路的這一缺陷，可以提出一種改進方案。即在無源 PFC 電路中，增加一個 2-5 OHM/2W 的電阻與二極管 D3 串聯，見圖 13.這樣可以有效地降低諧波含量，同時還能 進一步提高 PF,對于這種結構的 LED 驅動電源，是一種行之有效的改良方法。

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