一種新型的AC LED變換器拓?fù)潆娐吩O(shè)計(jì)方法

　　摘要：針對(duì)傳統(tǒng)的LED燈整流電路的濾波電容使整流前端的交流輸入電流波形變成尖脈沖，造成功率因數(shù)低、諧波成分增加等問題，提出了一種新型的ACLED變換器拓?fù)潆娐贰７謩e對(duì)BuckPFC功率因素校正電路和LCC電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析了BuckPFC電路的工作原理、開關(guān)管工作頻率和電容值的大小，同時(shí)理論和仿真分析了半橋電路的工作原理和參數(shù)值的選擇。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能提高功率因數(shù)。該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能克服傳統(tǒng)整流電路由于后端電容造成控制器使用壽命和諧波成分減小等問題。

　　傳統(tǒng)的LED燈恒流控制是通過AC/DC,再通過DC/DC變換器進(jìn)行恒流控制，在AC/DC變換器中，通常在整流電路后面用濾波電容使輸出的電壓平滑，但是大電容的存在造成交流端的輸入電流波形變成尖脈沖，而不再是正弦函數(shù)（降低功率因數(shù)）。基于以上LED控制存在的缺陷，本文采用ACLED變換器控制。DCLED變換器中由于輸入功率為脈動(dòng)的，輸出功率為恒定的，需要中間儲(chǔ)能電容來平衡兩者的差值，因此，儲(chǔ)能電容一般值較大，并采用電解電容，但數(shù)值高的電解電容壽命遠(yuǎn)小于LED的壽命，導(dǎo)致整體變換器的壽命降低。

　　如果采用ACLED,輸入和輸出功率都是脈動(dòng)的，則需要的儲(chǔ)能電容值較小，會(huì)提高整體變換器的壽命?，F(xiàn)有ACLED燈電路結(jié)構(gòu)有串聯(lián)結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)和橋式結(jié)構(gòu)。在ACLED電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)輸入AC源為電網(wǎng)電壓220V,50Hz時(shí)，若不串聯(lián)限流電阻，則需要大量LED燈串聯(lián)以限制LED電流，此時(shí)增大了總的開啟電壓導(dǎo)致功率因數(shù)很低。當(dāng)串聯(lián)限流電阻時(shí)，則需要串聯(lián)的LED數(shù)量減小，功率因數(shù)有所提高，但是因?yàn)橄蘖麟娮鑼?dǎo)致效率降低。另外，當(dāng)LED工作頻率為50Hz時(shí)，光源將明顯產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象；而工作頻率為100Hz時(shí)，大部分人感覺不到燈光的閃爍情況。為了解決ACLED存在的功率因數(shù)和效率低，以及提高負(fù)載結(jié)構(gòu)所示的頻率問題，本文提出了一種新型的ACLED變換器拓?fù)潆娐?，并?duì)該拓?fù)潆娐芳翱刂品椒ㄟM(jìn)行分析和研究。

　　1ACLED燈的變換結(jié)構(gòu)

　　圖1為所提出的ACLED變換器結(jié)構(gòu)圖。vdc為220V交流電壓經(jīng)過不控整流的脈動(dòng)電壓，為了提高功率因數(shù)，本文采用BuckPFC電路來校正電流波形。BuckPFC電路輸出電壓經(jīng)過半橋變換器轉(zhuǎn)換成交流信號(hào)，作為后級(jí)LCC電路的輸入電壓，提供給負(fù)載LED燈。因此，該拓?fù)潆娐分饕ㄕ麟娐贰uckPFC、半橋變換器和LCC諧振電路。從圖1中可以看出，C1和C2的取值很小能達(dá)到，因此，該電容對(duì)整個(gè)拓?fù)潆娐返膲勖鼪]有影響；LCC諧振電路輸入和輸出交流電壓的基波頻率為100Hz,從而負(fù)載LED的電壓頻率也為100Hz,該頻率看不出電壓的閃爍。

　　圖1新型的ACLED變換器

　　3結(jié)束語

　　本文針對(duì)傳統(tǒng)的LED燈整流電路的濾波電容使整流前端的交流輸入電流波形變成尖脈沖，造成功率因數(shù)低、諧波成分增加等問題，提出了一種新型的ACLED變換器拓?fù)潆娐?。通過對(duì)圖1新型的拓?fù)潆娐防碚摲治?，在LCC電路中的電容值較小，解決了傳統(tǒng)整流電路的大電容給LED帶來的使用壽命短的問題。本文還理論分析了BuckPFC電路參數(shù)值的選擇，仿真分析了有功率因素校正電路與沒有功率因素校正電路的輸入電壓和電流的相位關(guān)系，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的新型電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可行性。