如何提高如何提高LED驱动电源功率因数驱动电源功率因数?
虽然不是所有国家都绝对强制要求照明应用中改善功率因数,但某些应用可能有这方面的要求,如公用事业机
构大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用,此外,公用事业机构购入/维护街灯时,也可以根
据他们的意愿来决定是否要求拥有高功率因数(通常>0.95+)。
美国能源部(DOE)“能源之星”(ENERGYSTAR)固态照明(SSL)规范中规定任何功率等级皆须强制提供功率因数校正(PFC)。这
标准适用于一系列特定产品,如嵌灯、橱柜灯及台灯,其中,住宅应用的LED驱动器功率因数须大于0.7,而商业应用中则须
大于0.9;但是,这标准属于自愿性标准。欧盟的IEC61000-3-2谐波含量标准中则规定了功率大于25 W的照明应用的总谐波失
真性能,其最大限制相当于总谐波失真(THD)< 35%,而功率因数(PF)>0.94。虽然不是所有国家都绝对强制要求照明应用中改
善功率因数,但某些应用可能有这方面的要求,如公用事业机构大力推动拥有高功率因数的产品在公用设施中的商业应用,此
外,公用事业机构购入/维护街灯时,也可以根据他们的意愿来决定是否要求拥有高功率因数(通常>0.95+)。
图1:有源PFC应用电路示意图
PFC技术包括无源PFC及有源PFC两种。无源PFC方案的体积较大,需要增加额外的元件来更好地改变电流波形,能够达到约
0.8或更高的功率因数。其中,在小于5 W至40 W的较低功率应用中,几乎是标准选择的反激式拓扑结构只需要采用无源元件
及稍作电路改动,即可实现高于0.7的功率因数。有源PFC(见图1)通常是作为 一个专门的电源转换段增加到电路中来改变输入
电流波形。有源PFC通常提供升压,交流100至277 Vac的宽输入范围下,PFC输出电压范围达直流450至480 Vdc。如果恰当
地设计PFC段,可以提供91%到95%的高能效。但增加了有源PFC,仍然需要专门的DC-DC转换来提供电流稳流。
无源PFC技术
无源PFC技术的原理是使用电感、电容、二极管等无源器件组成滤波网络,来延长整流二极管的导通时间,使输入电流趋于正
弦化,从而减少输入电流谐波含量,并且提高电路的功率因数。图2给出了一个典型的LC无源PFC电路结构图。
在图2中Lc和Cc可以实现滤除共模干扰的功能,Ld和Cd 可以实现滤除差模干扰的功能。LC无源滤波电路包括电感Lp和电容
Cp,后接桥式整流电路。对Lp和Cp的取值进行合理的设计,不仅能够阻止电路产生的大量高次谐波污染电网,而且还可以减
弱电网谐波对电子电路正常工作的影响。
由于这种LC无源PFC电路工作在交流线路频率(50Hz或60Hz),必须使用大而笨重的磁芯电感器,很不适应电子产品小型化和
高功率密度的发展趋势,如今已很少在电器产品中使用。
图2:典型无源PFC电路
另一种常见的无源PFC电路是“填谷电路”,它包括3个二极管(VDI-VD3)和2个电解电容(C1,C2),两个电容的电容值应该相
等。填谷电路置于整流电路的输出端,该电路通过填平谷点,使输入电流由尖峰脉冲波填充为接近于正弦波的波形。图3给出
了填谷电路的电路图,其中Ut表示整流后输入电压,Upk为输入电压峰值,Ua为A节点电压。