高功率因素单级LED驱动电路研究

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发光二极管(Light Emitting Diode,LED)具有寿命长、效率高、绿色环保等诸多优点,被广泛应用于生产生活中的各个领域。随着人们对生活品质的提高,对光源的质量要求也愈来愈高。高功率因素、无频闪、低谐波的LED驱动电路是实现高品质光源的基石,研究高品质LED驱动电路具有重要的理论意义和工程应用价值。单级功率因素校正(Power Factor Correction,PFC)变换器具有成本低、器件少、功率密度高等优势,被越来越多的学者关注。本文首先对两级电路PFC电路拓扑做了分析,针对其存在器件多、成本高等劣势,在研究几种常见单级PFC电路基础上,对比分析了几种单级电路的优劣势。进一步基于Buck-Boost电路具有高功率因素、中间电容电压低、成本低等优势,选取Buck-Boost-Flyback作为研究对象。针对现有技术中Buck-Boost-Flyback电路存在的问题,本文提出了一种断续(Discontinuous Conduction Mode,DCM)-临界连续(Critical Conduction Mode,CRM)模式的原边恒流控制的Buck-Boost-Flyback电路,并对其电路原理和性能做了分析。与传统的DCM-DCM模式单级变换器相比,新型变换器的反激电路工作在CRM模式,可以应用于更大功率;同时,提出了一种改进型的原边恒流控制算法,解决了输入电压谷底时电流计算不准确的问题,提高了输出电流精度,减小了输出电流纹波。最后,在仿真软件Simplis中搭建了新型变换器的仿真模型。仿真结果显示,新型电路的输出电流纹波小于0.5%,总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)小于10%,功率因素(Power Factor,PF)值大于0.97。根据仿真模型搭建了实际样机,经测试,新型变换器的效率最高达89%,功率因素大于0.95,THD小于10%。仿真和实验结果表明,所设计的新型变换器具有优异的电路特性。
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