地铁LED照明供电电源技术探究-功率因数与LLC谐振转换

"供电电源主电路研究与设计-2020中国智能家居生态发展白皮书" 本文件主要探讨了供电电源主电路的研究与设计，特别是针对智能家居领域中的应用。其中，重点介绍了功率因数（PFC）部分的研究，以及LLC谐振变换器在DC/DC部分的应用。 在功率因数部分，文档详细阐述了功率因数的定义和特性。功率因数（PF）是衡量电气设备有效功率与视在功率之比的关键参数，它由有功功率P和视在功率S的比值决定。根据公式（2.1），PF等于基波电压与基波电流之间的相位差的余弦值。此外，文档还提到了畸变因数γ和基波电压、基波电流位移因数1cosθ，这两个因素共同影响了设备的无功功率和电流谐波含量。低功率因数会导致设备利用率下降，增加损耗，而电流谐波则可能污染电网并可能导致设备损坏。 文档进一步指出，传统功率因数的概念忽略了谐波电流的影响，但在实际应用中，总谐波畸变（THD）是评估电流波形失真的关键指标。THD是所有谐波电流有效值与基波电流有效值之和的平方根，反映了电流波形的非线性程度。 在后续章节中，文档讨论了地铁车厢LED照明供电电源的常见解决方案，包括单级PFC驱动、PFC+有源嵌位正激电路、PFC+对称半桥变换器、PFC+不对称半桥变换器，以及PFC+LLC谐振变换器。特别强调了PFC+LLC谐振变换器在提高效率和减小体积方面的优势。 在DC/DC部分，文档深入研究了LLC谐振变换器的工作原理，包括其输入阻抗、开关管零电压开关（ZVS）条件、空载和短路特性、元件应力分析以及谐振参数对效率的影响。设计过程中，文档提供了谐振电感、变压器、输出滤波电容等关键参数的设计方法，并提及了控制芯片外围电路的设计，如基于L6599的数据表进行的电路配置。 此外，文档还涉及了DC/DC恒流模块的设计，讨论了恒流特性及其在LED照明系统中的重要性，确保输出电流稳定，满足照明设备的亮度需求。 该文件详细阐述了供电电源主电路的设计考虑，包括功率因数校正技术和高效LLC谐振变换器的应用，对于理解和优化智能家居以及类似领域的电源设计具有重要参考价值。