一种含改进式PFC的LED驱动电源的设计

200W LED照明系统的电源设计方案上网时间：2009-07-07 来源：飞兆通用大功率LED照明驱动系统可以采用TI、Intersil、ST、Richtek、Linear、OnSemi的LED驱动器来实现，关键的是LED路灯需要的电源输出功率一般要大于100W，因此设计一个高效率的大功率电源是整个系统的关键点。

本文简单介绍飞兆半导体(Fairchild)公司的200W电源解决方案。

飞兆200W电源解决方案主要由基于FAN6961电压模式PFC控制器的高功率因数预稳压器和基于谐振LLC拓扑的隔离型DC/DC转换器构成，输入电压范围可从90VRMS到265VRMB，可产生六路输出，每路最大输出功率为0.7A/48V。

FAN6961是8引脚边界模式PFC控制器，能准时调整输出的DC电压，从而达到功率因素修正。

该器件的电源电压高达25V，起动电流低于25uA，工作电流可降低到6mA以下，可以进行零电流检测和逐个周期限流。

FAN6961可用于电子灯镇流器，AC/DC开关电源转换器以及适配器和带ZCS/ZVS的反激电源转换器。

图1给出了基于FAN6961的带整流和EMI滤波功能的电路图。

图1：基于FAN6961的带整流和EMI滤波功能的电路图FSFR2100功率开关也是该方案中的一个重要元件。

FSFR2100采用零电压开关(ZVS)技术，能够大幅降低MOSFET和整流器的开关损耗。

采用这种技术，此开关无需散热器即可处理高达200W的功率，使用散热器更可处理高达450W的功率。

FSFR2100还集成了所有必需元件以构建可靠及高效的谐振转换器，并在高热效的SiP封装中集成了一个脉冲频率调制(PFM)控制器、一个高压栅极驱动电路和两个快速恢复MOSFET(FRFET)，以及软启动、间歇工作模式和重要的保护功能。

图2：200W LED照明系统的电源方案原型这个200W电源解决方案的详细介绍和实现电路图参见下面的PDF文档。

LED驱动芯片内PFC模块的设计的开题报告
一、题目背景及意义
随着LED照明应用的不断发展，对于LED驱动芯片的需求也越来越高。

而LED驱动芯片内PFC模块的设计是保证LED照明灯具安全、高效功率转换和可靠性的关键。

因此，对于PFC模块的设计有着重要的研究
意义。

二、研究目的
本次毕业设计的目的是设计一种高效的PFC模块，能够保证LED驱动器稳定、高效、可靠的性能，同时符合电网电源质量要求。

三、研究内容
1. PFC模块的基本原理和电路结构
2. 电路参数的计算和分析
3. 开关管的选择和控制方案
4. 控制电路的设计和实现
5. PFC模块搭载LED驱动器的研究和应用
四、研究方法和技术路线
1. 研究PFC模块的基本原理和电路结构，参考各种资料和科研文献。

2. 进行PFC模块相关参数的计算和分析，采用MATLAB等工具进行模拟与计算。

3. 设计PFC模块的控制电路，采用单片机等工控技术进行实现。

4. 进行PFC模块的性能测试和整体搭载LED驱动器的应用测试。

五、预期结果与意义
1. 能够完成一种高效的PFC模块设计，达到高效、稳定、可靠的性能指标。

2. 可以提高LED驱动芯片在LED照明应用上的应用性能和稳定性。

3. 对于PFC模块技术的研究和应用有一定的参考和推动作用。

一种基于PFC的LED驱动电路设计张磊;杜晓岚【摘要】This paper discuss the design of LED driving circuit based on PFC. Introduces the working principle of the system and the technical index requirements, put forward the GEM model PFC design project.include before the level of power factor correction, lightning protection, surge protection and EMI circuit, Constant current control circuit, LED to work properly. And design the protection function for the LED characteristics. In the last test the insulation resistance , dielectric strength, short circuit protection function, high and low temperature working.%本文讨论一种基于PFC设计的LED驱动电源。

介绍了系统工作原理和技术指标要求，提出GRM模式PFC设计方案，包括前级的功率因数校正、防雷、浪涌保护及EMI电路，恒流控制电路，实现LED正常工作。

并针对LED特性设置了保护功能。

最后进行了绝缘电阻、绝缘强度、短路保护功能、高低温工作等性能测试。

【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)005【总页数】4页(P116-119)【关键词】LED;PFC;电源驱动电路;CRM;保护电路【作者】张磊;杜晓岚【作者单位】陕西工业职业技术学院电气工程学院，陕西咸阳 712000;陕西工业职业技术学院电气工程学院，陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】TN6LED照明具有发光效率高、功耗和工作电压低、使用寿命长等优点，近年来LED 照明技术飞速发展，驱动电源是LED照明产品的核心部分，驱动电源的好坏将影响了LED的品质和寿命。

RT7304_PFC功能的LED驱动IC
RT7304是一款集成了 Power Factor Correction (PFC) 功能的LED
驱动IC。

PFC技术被广泛应用于调整交流电压输入的设备和系统，可提高
功率因数，减少谐波含量以及降低对电网的干扰。

RT7304的设计旨在满
足高效能和高功率因数的要求，为LED照明应用提供可靠的电源解决方案。

RT7304采用了单端反馈控制模式，可以实现高精度的输出电压和电
流控制。

其工作频率可通过外部电容来设置，从而满足不同应用的需求。

此外，它还具有低启动电流和低待机功耗的特点，可有效延长LED灯的使
用寿命。

RT7304的输出电流可通过外部元件进行调整，以匹配不同的LED负载。

它还提供了多种保护功能，如过流保护和过温保护，以确保系统的稳
定和可靠性。

此外，它还具有过压保护功能，可提供更高的电流输出，以
应对临时电流浪涌。

总之，RT7304是一款功能强大的LED驱动IC，集成了PFC功能以及
多种保护和调光功能。

它的设计旨在提供高效能和高功率因数的电源解决
方案，以满足LED照明应用的需求。

LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计（二）
5.2.4 MOS 管的选取
开关管MOSFET 最大漏极电流IDMAX 应大于开关管所流过的峰值电流IPKP 至少1.5 倍，MOSFET 的漏源击穿电压(参考图四)BVDSS 应大于最大输入电压，VOR 以及漏感引起的尖峰之和，一般应留至少90%的余量。

5.2.5 次级整流管的选取
考虑一定的裕量，次级整流管D 最大反向电压VRM 需满足：
因为反激式开关电源次级整流二极管只有在电源Toff 的时候才会导通，输出在导通时必须能够承受整个输出电流的容许值。

输出二极管需要的最小正向导通峰值电流为：
Dmax 为工作周期，如果设定Dmax 为0.5 则Ifps4Iout
5.2.6 输出电容的选取
输出电容电压通常呈现两种纹波，一种是由高频输出电流引起，主要与输出电容的等效窜连电阻(ESR)大小有关，另外一种是低频纹波，为了获得较高的PF 值，环路带宽通常较窄，因此输出不可避免地出现较大的两倍输入电压频率纹波，其值与电容大小有关，一般说来低频纹波满足要求时，高频纹波因为电容等效ESR 够小，可以忽视。

电容的容量可以参考各个厂家的规格书(一般选用高频低阻型)选用，根据产品的实际工作温度，电压和考虑产品的MTBF 选取合适的电容系列型号。

5.2.7 IC 主要外围参数选取
5.2.7.1 最大导通时间典型参数选取
图五
5.2.7.2 Cs Pin 参数选取。

《基于Buck-PFC的大功率白光LED电源研究》篇一一、引言随着科技的发展，白光LED以其长寿命、低功耗和高光效的优点逐渐替代传统光源成为主流照明选择。

对于大功率白光LED 电源的研发与改进显得尤为重要，以支持高效照明系统的稳定运行。

本文将针对基于Buck-PFC的大功率白光LED电源展开研究，分析其工作原理、性能特点及优化策略。

二、Buck-PFC大功率白光LED电源的工作原理Buck-PFC大功率白光LED电源主要由Buck电路和PFC（功率因数校正）电路组成。

其中，Buck电路负责将输入的交流电压转换为稳定的直流电压，为LED提供稳定的电源；PFC电路则用于提高电源的功率因数，减少谐波对电网的污染。

（一）Buck电路的工作原理Buck电路是一种直流降压电路，通过开关管和二极管的交替导通与截止，实现对输入电压的降压和稳压。

在Buck电路中，当开关管导通时，电感储能；当开关管截止时，电感释放能量为LED提供电流。

（二）PFC电路的工作原理PFC电路通过控制整流后的电流波形，使其与电压波形保持同相位，从而提高功率因数。

在Buck-PFC大功率白光LED电源中，PFC电路将交流输入电压整流为脉动直流电流，然后通过控制开关管的导通与截止，使电流波形接近正弦波，从而提高功率因数。

三、Buck-PFC大功率白光LED电源的性能特点（一）高效率：Buck-PFC大功率白光LED电源具有高效率的特点，能够有效地将输入电能转换为光能，降低能源损耗。

（二）稳定性好：通过Buck电路和PFC电路的协同作用，能够为LED提供稳定的电源，保证照明系统的稳定运行。

（三）功率因数高：PFC电路的使用提高了电源的功率因数，减少了谐波对电网的污染。

（四）保护功能完善：具有过流、过压、欠压等保护功能，确保电源及LED灯珠的安全运行。

四、优化策略及实施方法（一）优化Buck电路设计：通过改进Buck电路的拓扑结构、选用低内阻的开关管和二极管等措施，提高电路的效率和稳定性。

║62 LED 照明驱动电源与灯具设计1(rms)THD = （2-5）根据式（2-4）和式（2-5），可以得到功率因数λ与THD 之间的关系：1λθ= （2-6）对于采用桥式整流和大容量电容滤波电路的电子系统，THD 往往超过100%（以基波电流为100%计算），即使cos θ1=1，根据式（2-6）计算，λ也难以达到0.7。

为了减小AC 输入电流谐波含量，提高线路功率因数，就必须采用功率因数校正（PFC ）技术。

PFC 的目的是通过采取专门的电路来对发生失真的AC 输入电流进行“校正”或“整形”，尽可能使其保持正弦波波形，并使其与AC 输入电压趋于同相位，从系统输入侧看到的等效电阻尽可能呈现纯电阻性。

PFC 也称为“谐波滤波”，PFC 的作用不仅是提高线路功率因数，更重要的是限制各次尤其是奇次谐波电流值及其总含量。

2.4.2 照明用LED 离线式电源PFC 主要方案1．无源填谷式PFC 电路PFC 有很多分类方法。

按PFC 电路是使用无源元件，还是使用有源元件，可分为无源PFC （PPFC ）和有源PFC （APFC ）两种类型。

无源（亦称被动式）PFC 电路只使用廉价的二极管、电阻、电容和电感等无源元件，虽然无源PFC 效果远不及基于控制IC 的有源PFC ，但具有拓扑结构简单和成本低的明显优势。

在无源PFC 电路中，填谷式无源PFC 拓扑结构最具有代表性。

填谷式无源PFC 电路被置于桥式整流器输出端，通常由3个二极管（VD 6、VD 7、VD 8）和2个铝电解电容（C 1、C 2）组成，如图2-8所示。

图中，VD 5是隔离二极管，与VD 7串联的电阻R 1（4.7Ω/2W ）用作在开机时限制C 1和C 2上的冲击电流。

图2-8 填谷式无源PFC 电路填谷式无源PFC 电路的特点是，C 1和C 2以串联方式充电，而以并联方式放电。

这种无源PFC 电路的工作过程如下所述。

① 在AC 电压正半周的电压上升阶段，由于全波整流电压v BR 大于填谷式电路的输出电压v OUT （也可以视为是输入电压），VD 1、VD 5、VD 7和VD 4均导通，电流对C 1和C 2充电，同时也向负载提供电流。