基于Cuk PFC变换器的LED驱动电源设计

针对传统仅使用功率因数校正(PFC)变换器设计的AC-DC LED驱动电源存在由2倍工频输出电流纹波造成的频闪问题,提出了一种基于Cuk PFC变换器的无频闪LED驱动电源。通过简单的电压模控制,所提变换器可以同时实现功率因数校正和低2倍工频输出电流纹波,实现高功率因数和LED无频闪。最后,通过一台11.2 W的实验样机验证了理论分析的正确性。     

基于反激变换器的无频闪LED驱动电源

为解决具有功率因数校正(PFC)功能的发光二极管(LED)AC/DC驱动电源存在的工频闪烁问题,提出了一种Flyback-Buck LED驱动电源。它由一个双输出绕组反激(Flyback)PFC变换器和一个Buck变换器构成,Flyback PFC变换器的辅助绕组作为Buck变换器的输入,Buck变换器的输出与Flyback PFC变换器的输出串联。通过Buck变换器有效补偿二次工频纹波,消除了LED频闪。Flyback-Buck大部分功率只经Flyback PFC单级变换,与两级变换拓扑相比,该拓扑具有较高的效率。最后,通过一台0.7 A/50W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

基于二次型Buck PFC变换器的无频闪无变压器LED驱动电源

提出了一种基于二次型Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调节LED电流。该电源无需使用高降压比的变压器也可以驱动低正向导通电压的LED,它只使用一个控制器不仅实现了PFC功能,而且极大的降低了流过LED的二倍工频电流纹波,从而实现无频闪。最后通过7W的实验样机验证了理论分析的正确性。     

无电解电容AC/DC LED驱动电源中减小输出电流脉动的前馈控制策略

高可靠性、高效率、高功率因数、低成本的LED驱动电源是保证发光二极管(light emitting diode,LED)发光品质和性能的关键。一种无频闪无电解电容AC/DC LED驱动电源已经被提出,它包括一个无电解电容的功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器和一个在其输出端并联的双向变换器,式中双向变换器是用来吸收 PFC 变换器输出电流中的低频交流脉动电流,以达到消除LED照明频闪的目的。为了减小双向变换器输出侧的储能电容,储能电容设计为含有较大电压纹波的形式。该文在此基础上,分析双向变换器输出侧储能电容电压大纹波致使双向变换器的占空比中存在相应的谐波成分,其电流内环无法提供这些成分,只能通过增大双向变换器输入电流的跟踪稳态误差来满足这些谐波的需求,最终引起LED驱动电流畸变,会引发频闪问题。为了提高双向变换器输入电流对两倍输入频率交流电流吸收的准确性,减小LED驱动电流脉动,对双向变换器进行稳态分析,提出一种基于电流基准的前馈控制策略,实验结果验证了此方法的正确性。     

基于双路恒流输出单级Cuk PFC变换器的LED驱动电路

传统的高功率因数双路输出电源由前级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器级联2个DC-DC变换器组成,系统复杂、成本高、体积大。提出一种双路恒流输出单级Cuk PFC变换器,并研究了其工作原理、控制策略和工作特性。该变换器通过使用单级PFC变换器的开关管复用技术复用了Boost PFC变换器和Buck DC-DC变换器的主开关管,又通过使用单电感多输出变换器的电感复用技术分时复用了输出电感,从而仅使用一级变换器同时实现了功率因数校正、低二倍工频输出电流纹波和双路输出电流可独立控制,减少了电感与控制器的数量,大幅降低了双路输出电源的体积和成本。最后通过搭建输出功率为18 W的高功率因数双路恒流输出LED驱动电路的实验样机验证了理论分析的正确性。     

二次型Boost PFC变换器低输出电压纹波分析

工作于电感电流断续导电模式(DCM)的传统Boost功率因数校正(PFC)变换器的输出电压含有二倍工频纹波。当二次型Boost PFC变换器的两个电感均工作于DCM(简称为DCM-DCM Boost PFC变换器)时,其输出电压含有的二倍工频纹波大大减小。详细分析了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的工作原理,推导了其输出电压纹波及功率因数值表达式,验证了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的高功率因数和低输出电压纹波特性。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种低输出电压纹波反激PFC变换器

为降低工作于电感电流断续导电模式(DCM)反激功率因数校正(PFC)变换器输出电压二倍工频纹波,提出了一种低输出电压纹波反激PFC变换器,它由一个具有快速动态响应特性的DCM Buck变换器和一个双输出绕组DCM反激PFC变换器组成。阐述了低输出电压纹波反激PFC变换器的基本原理,分析了变换器实现低输出电压纹波的条件,并通过实验验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提出的反激PFC变换器不但实现了低输出电压纹波,而且具有快速动态响应特性。     

谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器

该文提出一种谐振式单开关多路低纹波输出LED驱动器.所提出的LED驱动器由前级Buck-Boost功率因数校正(PFC)变换器与后级谐振式多路均流输出DC-DC变换器通过一个有源开关整合而成,简化了拓扑结构和控制回路.该LED驱动器利用谐振电容的电荷平衡实现多路输出的均流控制,因此只需控制其中一条输出支路的电流,其他输出支路可实现自动均流.利用宽带宽电压模式控制环路,消除了Buck-Boost PFC变换器输出电压纹波对各输出支路的影响,即实现了多路低电流纹波输出.最后搭建了一台82W的三路恒流输出实验样机,验证了理论分析的正确性.     

断续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器

传统多路输出功率因数校正(PFC)变换器多由前级PFC变换器级联多个DC-DC变换器的两级变换组成,成本高、体积大。提出了一种单级变换的单电感双输出(SIDO)Buck PFC变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了两个输出支路的独立控制。电感电流工作在断续模式(DCM),消除了各路的交叉影响,相对于传统两级变换的多路输出PFC变换器,减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了此变换器高效率、高功率因数以及两个输出支路的高输出准确度控制特性。     

基于输入导纳模型的AC-DC变换器输出电流二倍工频纹波的抑制

采用高功率因数(Power Factor, PF)的AC-DC变换器通常在二倍工频处具有显著的输出电流纹波。为了抑制这种低频输出电流纹波并保持高功率因数，可将并联补偿电路(Parallel Compensation Circuit, PCC)的输入侧与功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)变换器的输出侧并联。建立PCC的输入导纳模型，提出一种基于虚拟导纳的输入电压前馈(Voltage Feedforward, VFF)策略，实现对PCC输入导纳的整形，从而有效抑制AC-DC变换器的输出电流二倍工频纹波，最后通过仿真验证了分析结果。     

基于半桥LLC谐振的单级AC-DCLED驱动电路研究

针对传统两级AC-DC的LED驱动电路,研究1种带有高功率因数(PFC)单级AC-DC的LED驱动电源并介绍其工作原理。该单级AC-DC变换器是由前级PFC电路的Boost电感电流工作在断续模式,后级半桥LLC谐振电路经全桥整流输出脉冲电流驱动LED负载,同时集成两级电流为一级,实现电路高功率因数和稳定的输出波形。最后通过Saber仿真结果,验证了电路的可行性。     

新型宽输出电压PFC电路的设计分析

通常有源功率因数校正电路(PFC)具有恒定的输出电压,但HID灯在启动过程及整个寿命期,灯电压的变化很大。为了提高逆变电路输入输出的转换效率,减少逆变电路中电感的损耗,简化逆变电路的控制,需要PFC的输出电压跟踪灯电压的变化,因此设计新型宽输出电压范围的PFC电子镇流器是十分必要的。该镇流器结合Buck开关变换器和Boost开关变换器各自的特点,采用了分段变电路结构控制方法。为了减少开关损耗和功率二极管的反向恢复损耗,采用零电流开通的临界电流控制策略,实现了高输入功率因数。采用PFC级输出电压与灯特性匹配,且转换效率高的新型电子镇流器,具有电压应力低,使用开关器件少,电感导通损耗小,电感尺寸小的优点。实验结果验证了理论预期的正确性。     

具有快动态响应和低输出电压纹波的二次型BoostPFC变换器

为了提高功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器对负载变化的动态响应性能,同时消除输出电压二倍工频纹波,本文将二次型Boost变换器应用于PFC变换器中,并分析了其工作原理。根据主电路电感的工作模式,可以将二次型Boost PFC变换器的工作区域划分为四个区域:CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM,本论文重点研究了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波特性及其动态性能。研究结果表明,与传统DCM Boost PFC变换器相比,二次型DCM-DCM Boost PFC变换器可消除输出电压的二倍工频纹波,降低输入电感电流峰值,且提高了负载动态响应速度,极大地降低了输出电压超调量与跌落量。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

组合式三相单级PFC变换器研究

提出了一种组合式三相AC/DC单级功率因数校正(PFC)变换器,该变换器能同时实现PFC,输入输出侧电气隔离和输出电压的调节。介绍了变换器的基本结构,提出了一种正弦波调制的策略,使得输入电流具有很好的正弦度并与输入电压之间无相位差,实现PFC的功能。在此基础上,结合传统的输出电压电流双闭环控制,达到稳定输出电压的效果。实验证明了理论分析的正确性。     

临界连续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器

提出了一种临界连续模式(CRM)单电感双输出(SIDO)Buck功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了2个输出支路的独立控制。在输入电压接近各输出支路电压情况下,控制器限制了开关管的最小关断时间,解决了工作于CRM时电感在输入电流过零点附近难以分时复用控制的问题,并抑制了电感在输入电流过零点附近的复用频率。相对于传统两级结构的多路输出PFC变换器,CRM SIDO Buck PFC变换器减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了所提变换器高效率、高功率因数以及2个输出支路的高输出精度控制特性。     

低输出电压纹波准单级反激PFC变换器

提出了一种低输出电压纹波准单级反激功率因数校正(PFC)变换器,它由1个双输出反激变换器和1个具有快速动态响应能力的Buck变换器组成,Buck变换器由双输出反激变换器的辅助输出供电,其输出与双输出反激变换器的主输出串联给负载供电。双输出反激变换器用于实现PFC功能;Buck变换器补偿双输出反激变换器主输出的2倍工频电压纹波,实现低输出电压纹波和快速动态响应。实验结果表明,在保持同样功率因数值的前提下,准单级反激PFC变换器极大地减小了单级反激PFC变换器的输出电压2倍工频纹波,其动态响应速度远快于单级反激PFC变换器,与两级级联PFC变换器的动态响应速度相近,并获得了高于两级级联PFC变换器的效率。     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

反激PFC变换器输出电压纹波分析

详细分析了断续导电模式(DCM)反激功率因数校正(PFC)变换器和临界连续导电模式(CRM)反激PFC变换器实现功率因数校正的工作原理.通过推导DCM和CRM反激PFC变换器的输入电流的表达式,证明2种变换器都可以实现PFC功能.进一步推导DCM和CRM反激PFC变换器的输出电压纹波峰峰值的表达式,揭示了工作模式对PFC变换器的输出电压纹波的影响,发现CRM反激PFC变换器的输出电压纹波峰峰值比DCM反激PFC变换器的输出电压纹波峰峰值小.最后通过仿真和实验验证了理论推导的正确性.     

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

电流源电荷泵串联谐振PFC变换器分析与设计

电流源电荷泵(current source charge pump,CS-CP)串联谐振功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器控制电路简单,效率高,输出电流二倍工频纹波低,但存在功率因数(power factor,PF)较低、输入电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)较高的缺点。该文分析CS-CP串联谐振PFC变换器的工作模态,通过参数优化设计,获得较高的PF与较低的输入电流THD。通过60W的实验样机对理论分析结果进行验证,实验结果表明PF值可达0.994,效率最高为91.7%,输出电流二倍工频纹波占比小于1.61%,满足实际应用要求。