隨著全球化石油燃料的日益耗盡，人們正在尋找新的替代能源，可再生能源如：風(fēng)能、太陽能、生物能源等成為熱點(diǎn)。由于可再生能源的開發(fā)存在諸多經(jīng)濟(jì)、技術(shù)風(fēng)險等不確定因素，所以各國政府都在積極發(fā)展LED凈化燈照明產(chǎn)業(yè)，大力推廣LED路燈、隧道燈、球泡燈等照明產(chǎn)品的應(yīng)用研究，倡導(dǎo)產(chǎn)品降低能耗、提高效率、促進(jìn)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新等工作?；贚ED發(fā)光器件的低壓特性，LED照明的核心部件LED驅(qū)動電源的能效、功率因數(shù)、可靠性等性能成為LED光電照明產(chǎn)業(yè)能否健康發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

　　中國的國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T24825-2009"LED模塊用直流或交流電子控制裝置性能要求"中規(guī)定：達(dá)到能效1級的隔離輸出式LED模塊控制裝置，電源效率應(yīng)不小于88%（P>25 W ）；電源產(chǎn)品電磁干擾（EMI）性能應(yīng)符合國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB17625.1-2003/IEC61000-3-2:2001"電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值"和GB17743-2007"電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測量方法"的相關(guān)要求。美國能源之星照明燈具規(guī)范（ENERGY STAR? Program RequirementsProduct Specification for Luminaires）中規(guī)定：商用照明燈具功率因數(shù)必須大于0.9.

　　LED凈化燈光源與其它光源的主要區(qū)別在于LED凈化燈光源需要一個驅(qū)動電源，驅(qū)動電源的性能直接關(guān)系到LED光源的性能。在全球提倡"節(jié)能減排"和"綠色電子"的大背景下，如何設(shè)計一種高功率因數(shù)、低諧波電流的高效LED驅(qū)動電源是當(dāng)今廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題。本文提出一種采用功率因數(shù)校正（PFC）電路，臨界模式（boundary mode）的AC/DC單級反激式的電源供應(yīng)器拓?fù)?，通過正確設(shè)定相關(guān)參數(shù)，可在兼顧電源品質(zhì)與成本的情況下，有效提高能效、避免建筑物內(nèi)高次諧波電流造成的電源環(huán)境污染。

　　1 單級AC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及原理

　　AC/DC反激式變換器，是采用臨界電流模式控制的Flyback變換電路，系統(tǒng)原理框圖如圖1.工作原理：開關(guān)管MOS驅(qū)動著反激式儲能隔離變壓器T,MOS導(dǎo)通時變壓器T儲能，關(guān)斷時變壓器T次級繞組通過續(xù)流二極管釋放能量?？刂芃OS的導(dǎo)通、關(guān)斷時間規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)輸入電流波形和輸出直流電壓或電流的穩(wěn)定控制，以保障輸入電流的正弦規(guī)律化和輸出直流特性的穩(wěn)定性。

圖1 AC/DC反激式變換器原理圖

　　電路拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 電路拓?fù)鋱D

　　圖2中：Lm為變壓器初級勵磁電感，Lr為漏電感，初級電感LP=Lm+Lr,次級電感為LS。

  1.1 SPWM 調(diào)制原理

　　如圖2所示，市電經(jīng)全波整流，按市電半個周期波形圖分析，則正弦調(diào)制原理分析如圖3:IQ為MOS管在某一時刻的導(dǎo)通電流，IQ（sin）_PK是MOS的峰值電流，ID為次級二極管在MOS管關(guān)閉時刻的續(xù)流，ID（sin）_PK是二極管的峰值電流。

圖3 SPWM 調(diào)制圖

　　在調(diào)制波形示意圖里，采用電感電流回零后允許導(dǎo)通下一個驅(qū)動脈沖工作方式，以保障每個開關(guān)周期里T =TON+TOFF 。

　　如調(diào)制圖3,設(shè)市電輸入正弦波電壓：

　　Uin（t）=Uin_pksinωt

　　把市電輸入電壓離散化，則設(shè)第N 個點(diǎn)時，圖中△ABE所示，MOS導(dǎo)通，電壓與電感勵磁電流的關(guān)系如下：

　　若N 足夠大時，則電流、電壓等效為連續(xù)：

　　由上式可知：

　　假設(shè)導(dǎo)通時間為常數(shù)：TON_N = 常數(shù)（const），則上述MOS導(dǎo)通電流各點(diǎn)峰值IQ（sin）_pk組成的包絡(luò)就形成了正弦規(guī)律。

　　次級二極管瞬時峰值電流為ID（t），根據(jù)勵磁電流引起的磁通不能突變原則可知：ID（t）=n IQ（t）=nIQ（sin）_pksinωt,且等式LP =n2 LS成立，其中參數(shù)n為變壓器的初、次級匝數(shù)比。
 

根據(jù)變壓器伏秒平衡原則，在繞組次級伏秒規(guī)則如下：

　　式中，Uo是輸出直流電壓，UF是整流二極管正向?qū)▔航怠?/span>

　　且根據(jù)：T =TON+TOFF

　　設(shè)在第N 點(diǎn)對IQ（sin）_pk_N積分可得到其平均值，在圖3中三角形△CED中：

　　則市電輸入電流：

　　由上幾個等式可得到：

　　設(shè)：UR =n （Uo+UF）并定義：UR為反射電壓。

　　又設(shè)定電壓反射比為：

　　則可得輸入電流的表達(dá)式：

　　由輸入電流表達(dá)式可見：在開關(guān)管按恒定導(dǎo)通時，輸入電流也不是純凈正弦波，失真度THDI與Rvr密切相關(guān)，即THDI取決于輸出直流電壓和初次極匝數(shù)比n（這里n=N1/N2 ）等。

　　根據(jù)上述表達(dá)式把輸入電流正弦波特性與Rvr關(guān)系式仿真繪圖，如圖4所示。由仿真輸出圖可知：Rvr數(shù)值越小時，輸入電流就越正弦，失真度就越??；反之則正弦特性越差。

圖4 正弦電流仿真圖

  單級電源方案led凈化燈