1、2009年9月 灯与照明 第33卷第3期 填谷式无源PFC在离线LED照明 电源中的应用研究 蒋孝平，梁慧 (临沂市电子仪表研究所，山东临沂276004) 摘要：该文介绍了填谷式无源功率因数校正(PFC)电路的工作原理及其在基于离线式电源开关Ic 的LED驱动器中的应用。 关键词：填谷式；PFC；离线；LED；驱动器 Study on the Application of Valley-fill Possitive PFC in Off-line LED Lighting Power Supply Jiang Xiaoping，Liang Hui (Linyi Electronic Meter
2、 Research Istitute，Linyi 276004) Abstract：The paper introduces the working principle of valley l1 possitive Power Factor Correction(PFC) circuit and its application of the LED diver based on off-ine power switch IC Keywords：valley-rill；PFC；off-line；LED；driver 0 引言 由工频市电供电的LED路灯、LED建筑照明灯和 景观照明灯以及一般照明
3、灯，其离线式(offiine)驱动电 路能把LED点亮是远远不够的。一个高性能离线式 LED照明电源一般应满足以下几个方面的基本要求： (1)AC输入谐波电流符合IEC610032等标准 关于照明(即C类)设备的限量规定(含25 w以下)； (2)功率因数满足能源之星固态照明(SSL) 09的规定； (3)电磁干扰(EMI)符合EN55015B的限制要求； (4)高能效，效率ri80； (5)低成本、高可靠，其寿命尽可能与LED使用 寿命(35万h)相匹配； (6)为LED提供恒流驱动，可调光。 欲提高离线式LED照明系统的线路功率因数，限 制输入工频谐波电流，则必须采用功率因数校正电 路。P
4、FC有有源(即主动式)和无源(即被动式)两 种，虽然后者应用效果远不及前者，但其电路非常简 单，成本很低。无源PFC(PPFC)电路有多种，其中填 谷式电流修整电路比较适合应用于LED照明电源中。 1 填谷式无源PFC电路工作原理 11 传统桥式整流电解电容滤波电路 传统桥式整流与大容量电解电容滤波电路如图1 (a)所示。由于整流二极管具有单向导电性，只有在 AC线路电压瞬时值高于电容(C1)上的电压时才会 有电流通过，致使AC输入电流，A 发生严重失真，电 流流动角仅约60。，即从6O。到120。，从 240。到300。， 如图1(b)所示。输入电流产生严重畸变的结果是， 线路功率因数不足0
5、6，谐波电流值很大，3次谐波达 7080(以基波为100)，总谐波失真(THD)达 120以E。 收稿日期：2009-0713 作者简介：蒋孝平(1967一)，男，高级工程师，研究方向为电子仪表和电子技术应用。 36 2009年9月 灯与照明 第33卷第3期 AC 0 _ J D1 负载 翕人 c1= LED照明 降压 L 驱动电路 一 D3Z f 、092，符合能源之星SSL对商业应用功率因 数I09的要求。 糕 圜 瓣 输 电 日 一 输 人电 - - - 7 。 | 【 J I-J 、r f 1 1 l f f 。 图4输入AC电压和电流波形 - 、 、 、 图5功率因数与AC输入电压的
6、关系 如果LED串未接入到图3电路的输出端，稳压二 极管VR1(12 V)提供反馈，输出电压波调整到135 左右。R11(01 n)为电流感测电阻，通过运算放 大器u1(LM358)驱动光电耦合器U3(PC817A)提供 反馈。U4(TIA31)为u1提供一个25 V的电压参 考，以与R11两端的电压降作比较。 38 u2通过关断或跳过其内部MOSFET开关周期进 行稳压。当负载电流达到电流设置点时，ul驱动u3 导通，u3中光电三极管将从u2引脚ENUV拉出电 流，使u2跳越开关周期。一旦负载电流低于电流设 置门限值，u1停止驱动u3，u3不再从u2的ENUV 端汲取电流，开关周期重新使能(
7、EN)。 在填谷式不完全滤波电路中，C15和C16必须选 用等值电容器。C15和C16的电容量不宜过大，否则 会影响工频电流整形效果和功率因数的提高。 变压器磁心材料为PC40EF25一Z，采用EF25卧式 骨架。初级绕组为92匝，电磁线线径为03 mm；次 级绕组为14匝，使用04 mm双股绝缘电磁线。 图3所示离线反激式18 W LED照明电源具有高 能效，满载下的效率7I82。 3 小结 由三个二极管和两个电容(有时还加一个电阻) 组成的填谷式无源PFC电路，被置于桥式整流器输出 端，来替代传统的单个铝电解电容器滤波，AC输入电 流导通角可由约60。增加到120。左右，使电流波形得 到修整，功率因数可达092095。但是，填谷式不 完全滤波电路与单个大容量电容滤波比较，输出电压 值不仅降低，而且极不平滑。将这种低成本无源PFC 电路应用于电子镇流器，灯电流波峰系数等参数达不 到标准规定要求。而将其应用于离线式LED照明电 源中，因输出为恒流，不存在电流波峰比等问题，因此 是可行的，并且是行之有效。 参考文献： 1 毛兴武，祝大卫功率因数校正原理、控制Jc及其应用 设计M北京：中国电力出版社，2007 2 毛兴武，等新一代绿色光源LED及其应用技术M北 京：人民邮电出版社，2008 AIp， 8_【出越 l 厂y目g_l
