隨著照明技術(shù)的發(fā)展，LED走進(jìn)了人們的生活，由于其節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)，很快獲得了穩(wěn)固的市場(chǎng)地位。但是如果要點(diǎn)亮LED，就需要恒定電流以及高功率因數(shù)。所以在LED的設(shè)計(jì)中，需要集成PFC單級(jí)反激式轉(zhuǎn)換器。PFC為功率因數(shù)校正的縮寫，是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值，它反應(yīng)了電路當(dāng)中電力被有效利用的程度。但是對(duì)一些LED新手來(lái)說(shuō)，PFC方面的知識(shí)卻是沒(méi)有接觸過(guò)的，本篇文章就介紹了反激式LED中的PFC原理，希望對(duì)各位有所幫助。

　　在反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，PSR(初級(jí)端調(diào)節(jié))是一種最為快捷高效的電路設(shè)計(jì)，它通過(guò)使用具有初級(jí)端調(diào)節(jié)(PSR)的單級(jí)拓?fù)鋪?lái)實(shí)現(xiàn)。在圖1中我們給出了高功率因數(shù)的單級(jí)PSR反激式LED驅(qū)動(dòng)的原理圖。

圖1：具有高功率因數(shù)的單級(jí)PSR反激式LED驅(qū)動(dòng)器

　　對(duì)于初級(jí)端調(diào)節(jié)，通常優(yōu)先使用非連續(xù)導(dǎo)通工作模式(DCM)，因?yàn)樗芴峁O為精確的輸出調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)和低總諧波失真(THD)，通常會(huì)在開(kāi)關(guān)頻率固定的DCM反激式轉(zhuǎn)換器中采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制。圖2所示為初級(jí)端開(kāi)關(guān)電流、次級(jí)端二極管電流和MOSFET開(kāi)關(guān)柵極信號(hào)的典型理論波形。

圖2：DCM反激式PFC轉(zhuǎn)換器的時(shí)序和輸入電流

　　在導(dǎo)通時(shí)間恒定的條件下，平均輸入電流如下式所示：

　　此處，D為轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)占空比，為反激變壓器的初級(jí)繞組電感。上式表明輸入電流波形始終跟隨輸入電壓。因此，轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)。

　　然后，可通過(guò)下式計(jì)算RMS輸入電流：

　　為了保持DCM工作模式，最大占空比D必須滿足：

　　為了確保反激式轉(zhuǎn)換器在DCM模式下以單位功率因數(shù)工作，并具備低THD性能，通常使用匝數(shù)比相對(duì)較小的變壓器。這類反激式變壓器會(huì)導(dǎo)致較小的開(kāi)關(guān)占空比，使流過(guò)MOSFET開(kāi)關(guān)和變壓器的峰值以及RMS電流變大，從而造成更多功耗損失。由于峰值開(kāi)關(guān)電流較高，因此需要用到相對(duì)較大的EMI濾波器。

　　具有臨界導(dǎo)通工作模式(BCM)的反激式轉(zhuǎn)換器具有零電壓導(dǎo)通特性，可最大程度降低開(kāi)關(guān)損耗，因此常用作單級(jí)PFC轉(zhuǎn)換器。與DCM工作模式不同，BCM反激式方法由恒定導(dǎo)通時(shí)間和可變開(kāi)關(guān)頻率控制。這里PFC的BCM反激式方法適用于需要相對(duì)較高PF，但總體諧波失真(THD)并不低于10%的很多應(yīng)用。下面的圖3顯示了其初級(jí)端開(kāi)關(guān)電流、次級(jí)端二極管電流和MOSFET柵極開(kāi)關(guān)信號(hào)的理論波形。

圖3： BCM反激式PFC轉(zhuǎn)換器的時(shí)序和輸入電流

　　平均輸入電流表述如下：

　　上文輸入電流等式中的分母使得電流波形呈現(xiàn)出明顯的非正弦形態(tài)。下面的圖4顯示了BCM反激式拓?fù)涞妮斎腚娏鞑ㄐ危渲蠷VR為參數(shù)。對(duì)輸入電流波形的諧波分析表明，若RVR為2，則很難獲得低于10%的THD。

圖4： 以RVR作為參數(shù)的BCM反激式拓?fù)漭斎腚娏鞑ㄐ?/p>

　　在開(kāi)關(guān)的關(guān)斷期間，開(kāi)關(guān)上的最大電壓等于峰值輸入電壓加上反射電壓VR。因此，由于MOSFET開(kāi)關(guān)的額定電壓限制，RVR的可能值范圍僅為1(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓)和2~3(歐洲標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓)。對(duì)于采用通用輸入電壓的照明應(yīng)用而言，為了達(dá)到相對(duì)較低的THD，必須使用800 V甚至1000 V MOSFET，以使RVR比率盡可能低。它的開(kāi)關(guān)頻率也有可能變得非常高，尤其是在高輸入交流電壓的LED調(diào)光應(yīng)用中。

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　　綜合分析之后，我們可得出以下結(jié)論：

　　1.用于MOSFET峰值漏極電流的輸入電壓無(wú)需作為參考。如果導(dǎo)通時(shí)間在半周期間是恒定的，則峰值漏極電流將會(huì)隨著輸入電壓的變化而變化。

　　2. 輸入電流波形不理想的主要原因是可變頻率，更確切地說(shuō)是可變占空比。在漏極電流波形相同的情況下，如果占空比在半周期間保持恒定，則輸入電流將會(huì)是正弦曲線。

　　反激式電路是目前比較經(jīng)濟(jì)且高效的一種電路。它不需要電路進(jìn)行電解電容的輸入和反饋電路的設(shè)定，并且只需要較少的外部元件，降低了整體成本，所以才會(huì)成為目前照明電路設(shè)計(jì)的主流。