LED灯高功率因数驱动器的设计

图5 单极功率因子调整式实验图和相关测试波形　　单级功率因子校正LED驱动器

　　不管是用填谷方式或主动式功率因子校正技术来提高功率因子，都有其自身的缺点，如填谷式电路中需要使用大容值的高压电解电容，造成组件成本和产品尺寸的局限。由此产生了单级功率因子校正技术，其拓扑是将功率因子校正电路中的开关组件和后级DC-DC变换器的开关组件合并和复用，将两部分电路合二为一。因此单级功率因子变换器有以下优点：1)开关器件数减少，主电路体积及成本可以降低；2)控制电路通常只有一个输出回路，简化了控制回路；3)单级变换器拓扑中部分能量可以直接传递到输出侧，不经过两级变换，所以效率要高于两级变换器。单级功率因子校正电路在中小功率LED驱动器中优势非常明显。

图6 单极功率因子调整线路在返激结构应用结果

表7

　　当然，单级降压结构中的功率因子矫正的外围线路也可以用到隔离反激式结构中，因为，在一部分LED照明中，隔离反激式结构的设计需求也是非常多的。图6是试验在隔离反激式结构的数据，控制芯片仍然采用恩智浦的SSL2109，从测试出来的结果看到，功率因子和谐波电流与在降压式结构中得的结果基本相同，都能做到功率因子(PF)值大于0.9和谐波电流小于20%的性能。

　　总结

　　表7是三种功率因子校正的比较说明，功率因子和谐波性能最好的是主动式功率因子矫正反激式转换结构，但缺点是线路复杂度和组件成本最高；填谷式功率校正结构缺点就是功率因子不够高，谐波性能不好，组件成本虽比主动式结构低，但比单极式结构高；单级功率因子校正结构在谐波和功率因子性能上能完全满足IEC63000-3-2的要求，其功率因子调整方式不仅结构简单，而且外围组件成本也最低；另一方面，在单级调整式结构中，因为桥式整流后滤波电容容量很小，一般100~200nF左右，输出电流低频纹波会比前面两种结构都要大，但可通过加大输出端电容容量来解决这个问题。

　　本文就LED照明驱动器的设计做了相关探讨和研究，特别是解决了如何用低成本的方法获得的高功率因子和低电流谐波性能，经过理论分析和实际实验论证，证明出在传统降压式结构上改进出的单级功率因子调整式结构是可以完全达到高功率因子和低谐波的性能，也能容易地应用于LED照明驱动器的实际设计。