高功率因数低纹波反激式LED驱动电路设计

发布时间：2020-11-05 17:16

　　 当今社会,因为绿色节能的发展,LED照明产业迎来了新的历史契机。由于LED通常采用恒流驱动,为了节省电力,同时减少对电网的谐波污染,其驱动电路需满足高功率因数(power factor,PF)的要求。虽然有源PFC技术可以实现高功率因数,但是其输出端含有较大的二倍工频纹波电流,极易引起频闪问题,因此需要设计去纹波电路来有效地降低输出端的纹波,消除频闪。有鉴于此,本文设计了一种高功率因数、低纹波的反激式LED驱动电路,系统包括功率因数校正和自适应去纹波两部分。所设计的功率因数校正电路采用固定导通时间控制模式,结构简单,利用辅助绕组采样副边电压,同时采用原边反馈结构,利用输出电流估算电路采样原边电阻上的电压并积分,得到与输出电流有关的信号,并用低带宽高线性度的误差放大器将其钳位在一个基准值,从而实现恒流输出,根据误差放大器输出信号V_(comp)在半个工频周期内近似恒定的特性,利用恒流源对电容充电产生锯齿波信号与V_(comp)进行比较,使得半个工频周期内原边导通时间T_(on)固定,从而使输入电流能够跟随输入电压呈近似正弦变化,实现高功率因数。系统电路工作在临界导通(CRM)模式下,降低了开关损耗,适合于小功率应用。针对功率因数校正电路输出端存在较大的工频纹波易引起频闪的缺陷,在输出端设计了一种自适应纹波抑制电路,该电路在传统LDO的基础上,采样输入电流的变化自适应的产生基准电压从而达到抑制纹波的功能,由于其基准是采样反馈输出电流产生的,因而可以适用于不同的输出电流。与传统的两级结构相比,不仅有效的降低了输出纹波消除了频闪问题,还简化了电路的设计,降低了成本和体积,同时减小了功耗,提高了效率。本文采用HHNEC 0.5μm 5V/40V HVCMOS工艺设计了电路,并进行了模块仿真和系统仿真,绘制了控制芯片版图并流片,利用外围元器件搭建了测试板,测试结果表明,在85V~265V输入范围内,输出电压范围20V~36V,输出电流430mA,整个系统全载下PF≥0.903,满载PF≥0.952,全载下THD≤25%,采用纹波抑制电路后,输出电流纹波小于9.8%,系统的恒流精度为?3.3%以内,线性调整率在?4.0%的范围内,负载调整率在?1.8%以内,转换效率高于82.5%,满足设计要求。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN312.8
【部分图文】：

图 1.1 桥式整流滤波电路原理图及输入波形图流造成的一系列问题，引起了各国政府及有关国际组织的高度关注，准，比较著名的有 IEC61000-3-2、IEC555-2、IEC 1000-3-2 等。上世纪的谐波标准。 表 1.1 是 IEC 1000-3-2 标准 A 类设备谐波限制情况。各工程技术人员，不得不进行有关功率因数校正（Power Factor Correc使得开关变换器的输入电流谐波达到相应的谐波标准[2~4]。表 1.1 IEC 1000-3-2A 类谐波电流限制奇次谐波 偶次谐波最大电流（A） 谐波次数 最大电流（A） 谐波次数 最大电2.30 11 0.33 2 1.14 13 0.21 4 0.7715≤n≤39 0.15 (15/n)6 0.40 8≤n≤40 0.2采用恒流驱动，因此对流过的电流的波动有严格的要求。对于具有功路来说，其输出端的电流纹波通常都很大，而且纹波的频率是输入工由于输入工频通常都比较低，50Hz 或者 60Hz，因此纹波电流的频率为

第一章 绪论近几年来，随着越来越多的应用场合对高功率因数的要求，出现了一些新的 PFC 控制方针对传统控制方式的改进模式。2012 年由韩国的 Jong Tae Hwang、Moon Sang Jung 和 Dae Ho Kim 等学者提出了一种应激式单级 PFC 的采用 LED 正向电压和占空比变化跟踪的控制电路，如图 1.2 所示。它包含了反激式单级 PFC 控制器（CCFC）和峰值电流参考信号发生器（PCRG）。文章用设计的峰值考信号发生器产生包络成正弦变化的电流基准代替了传统直流基准，从而大大提升了电路的 P效率。该电路最大的缺点就是需要电容值较大的输出滤波电路，从而降低了 LED 驱动电源的寿

图 1.3 基于单周期控制的反激式单级 PFC几年在功率因数校正技术方面有了一些新的探索，但结构设计简单、系统集成度、体积小的单级 PFC 依然是研究的热点。本文将致力于设计一种单级 PFC 来实。波无频闪技术有功率因数校正功能的电路来说，其输出通常含有较大的二倍工频纹波。与率纹波相比，由于输入工频通常为 50Hz/60Hz，频率很低，容易被人眼觉察流纹波会造成严重的频闪问题，对人体健康产生影响。因此如何有效降低输纹波成为研究的关键点。韩国 Yi Li，Hee-Jun Kim 等提出一种新颖的拓扑结构和纹波补偿方法，通过使用将功率脉动平滑到输出端。通过这种方法，可以有效地降低二倍工频纹波[12]。韩国 Min-Cheol Chae，Joonmin Lee 等人通过在滞环电流控制型 PFC 变换器的输振滤波器可以在一定程度上降低工频纹波的大小，并且无需使用电解电容[13]。加拿大 Peng Fang 等人提出一种能量沟道纹波消除电路，该电路并联在输出端，电容组成，可以储存部分的输入功率而减小输入与输出功率之间的差值，该方法出纹波，同时还可以去除输出端的电解电容[14]。南京理工大学姚凯等提出了一种三次谐波注入法，即在输入端注入一定量的三
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本文编号：2871943