LED燈高功率因數驅動器的設計

圖5 單極功率因子調整式實驗圖和相關測試波形　　單級功率因子校正LED驅動器

　　不管是用填谷方式或主動式功率因子校正技術來提高功率因子，都有其自身的缺點，如填谷式電路中需要使用大容值的高壓電解電容，造成組件成本和產品尺寸的局限。由此產生了單級功率因子校正技術，其拓撲是將功率因子校正電路中的開關組件和后級DC-DC變換器的開關組件合并和復用，將兩部分電路合二為一。因此單級功率因子變換器有以下優點：1)開關器件數減少，主電路體積及成本可以降低；2)控制電路通常只有一個輸出回路，簡化了控制回路；3)單級變換器拓撲中部分能量可以直接傳遞到輸出側，不經過兩級變換，所以效率要高于兩級變換器。單級功率因子校正電路在中小功率LED驅動器中優勢非常明顯。

圖6 單極功率因子調整線路在返激結構應用結果

表7

　　當然，單級降壓結構中的功率因子矯正的外圍線路也可以用到隔離反激式結構中，因為，在一部分LED照明中，隔離反激式結構的設計需求也是非常多的。圖6是試驗在隔離反激式結構的數據，控制芯片仍然采用恩智浦的SSL2109，從測試出來的結果看到，功率因子和諧波電流與在降壓式結構中得的結果基本相同，都能做到功率因子(PF)值大于0.9和諧波電流小于20%的性能。

　　總結

　　表7是三種功率因子校正的比較說明，功率因子和諧波性能最好的是主動式功率因子矯正反激式轉換結構，但缺點是線路復雜度和組件成本最高；填谷式功率校正結構缺點就是功率因子不夠高，諧波性能不好，組件成本雖比主動式結構低，但比單極式結構高；單級功率因子校正結構在諧波和功率因子性能上能完全滿足IEC63000-3-2的要求，其功率因子調整方式不僅結構簡單，而且外圍組件成本也最低；另一方面，在單級調整式結構中，因為橋式整流后濾波電容容量很小，一般100~200nF左右，輸出電流低頻紋波會比前面兩種結構都要大，但可通過加大輸出端電容容量來解決這個問題。

　　本文就LED照明驅動器的設計做了相關探討和研究，特別是解決了如何用低成本的方法獲得的高功率因子和低電流諧波性能，經過理論分析和實際實驗論證，證明出在傳統降壓式結構上改進出的單級功率因子調整式結構是可以完全達到高功率因子和低諧波的性能，也能容易地應用于LED照明驅動器的實際設計。