单级反激PFC设计
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基于L6562D单级PFC反激电源设计的理论分析
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｓｕ ｐｐ ｌ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ６５ ６ ２ Ｄ
ＷＵ Ｑｉ － ｚ ｈ ｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅ ｎ － ｔ ｉ ａ ｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｂｉ ａ ｏ ，Ｉ Ｘ） ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｇ ｕ ｏ
（ Ｓ Ｅ ＬＦ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｏ ． ，Ｌｔ ｄ 。 ，Ｎｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ３ １ ５ １ ０ ３，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＰ ＦＣ。
耗 的功率 （ 指 有功 功率 ） 与 电 网提供 的总 功 率 （ 资 料上 称视 在功 率 ） 的 比值 。为什 么这么定 义 ， 主要是 负载不 仅 仅是 阻性 负载 ， 还有容 性负 载和感 性负 载 ， 这 样 电网 需 要提供 的功 率在 一 个 正 弦周 期 并不 全 是 正 向的 ， 而 是 出现 了负 向功率 ， 这 部 分功 率 就 是 电容 或 电感 产生 的功率 ， 但它又不会实际形成功率损耗 ， 就是说这部分 功率 在 电容 或 电感 上储 存 再 释 放 ， 是 虚 功 。Ｐ Ｆ值 越 低， 虚功 也会 越大 ， 那 么电 网就需要 提供更 多 的功率来 满 足终 端 的需 求 ， 这样 就不 够环保 。 １ ． ２ 功 率 因数 Ｐ Ｆ公 式 推导 根据 功率 因数 的定 义 ， 推导 出 Ｐ Ｆ的公式 为 ：
通 传 电 ． 潦 术
２ ０ １ ７年 ９月 ２ ５ １ ３ 第３ ４ 卷第 ５ 期
Ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｓ ｅ ｐ ．２ ５ ，２ ０ １ ７，Ｖｏ １ ．３ ４ Ｎｏ ． ５
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ９ ３ ９ ９ ／ ｊ ． ｅ ｎ ｋ ｉ ． ｔ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ３ ０
ＷＵ Ｑｉ － ｚ ｈ ｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅ ｎ － ｔ ｉ ａ ｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｂｉ ａ ｏ ，Ｉ Ｘ） ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｇ ｕ ｏ
（ Ｓ Ｅ ＬＦ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｃ ｏ ． ，Ｌｔ ｄ 。 ，Ｎｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ３ １ ５ １ ０ ３，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＰ ＦＣ。
耗 的功率 （ 指 有功 功率 ） 与 电 网提供 的总 功 率 （ 资 料上 称视 在功 率 ） 的 比值 。为什 么这么定 义 ， 主要是 负载不 仅 仅是 阻性 负载 ， 还有容 性负 载和感 性负 载 ， 这 样 电网 需 要提供 的功 率在 一 个 正 弦周 期 并不 全 是 正 向的 ， 而 是 出现 了负 向功率 ， 这 部 分功 率 就 是 电容 或 电感 产生 的功率 ， 但它又不会实际形成功率损耗 ， 就是说这部分 功率 在 电容 或 电感 上储 存 再 释 放 ， 是 虚 功 。Ｐ Ｆ值 越 低， 虚功 也会 越大 ， 那 么电 网就需要 提供更 多 的功率来 满 足终 端 的需 求 ， 这样 就不 够环保 。 １ ． ２ 功 率 因数 Ｐ Ｆ公 式 推导 根据 功率 因数 的定 义 ， 推导 出 Ｐ Ｆ的公式 为 ：
通 传 电 ． 潦 术
２ ０ １ ７年 ９月 ２ ５ １ ３ 第３ ４ 卷第 ５ 期
Ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｓ ｅ ｐ ．２ ５ ，２ ０ １ ７，Ｖｏ １ ．３ ４ Ｎｏ ． ５
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ９ ３ ９ ９ ／ ｊ ． ｅ ｎ ｋ ｉ ． ｔ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ５ ． ０ ３ ０
单级PFC反激式LED驱动电源的设计
通过对 原型样机 的测试来 验证分析结 果 的正确性 。
国 能 源之 星规 定 商 用 固态 照 明功 率 因素 必 须 高 于 ０ ． ９ ， 住宅 用 的固态照 明功率 因素必 须高 于 ０ ． ７ 。为 了
１单级 Ｐ Ｆ Ｃ 反 激 式 变 换 器 原 理 分析
对 于传 统 的反 激式 变 换器 ， 由于 输入 端 整 流桥 后 滤波 电容 的存 在 ，导致 输入 电流变 为钟 形 脉 冲 ， 不 能跟 随输 入 电压 ， 导致 Ｐ Ｆ值 降低 。如果 取 消输 人 滤波 电容 ， 输 入直 流可 以表示 为 以下 形式
Ｐ ０Ｗ Ｅ Ｒ Ｓ ＵＰ Ｐ Ｌ Ｙ Ｔ Ｅ ＣＨＮＯＬ ＯＧ Ｉ ＥＳ ＡＮＤ ＡＰ Ｐ ＵＣ ＡＴ １ ０ＮＳ
Ｖｏ １ ． １ ６ Ｎｏ ． ５ Ｍａ ｙ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年５ 月
间， 变压器初级电感 电流将随时间线性上升 ， 初级
峰值 电流 的表达 式如下
文章 编号 ： ０ ２ １ ９ － ２ ７ １ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ５ ９ — ０ ５
随着半 导体技 术 的飞速 发展 ， 近年来 ， Ｌ Ｅ Ｄ的发
的结 构基础 上省去 了输入 电解 电容 ， 在实 现高 Ｐ Ｆ值 的 同时满足 了低成 本 的要 求 。本 文从单级 Ｐ Ｆ Ｃ反激
可见 在 恒定 导通 时 间 的情 况 下 ， 初级 电感 峰值
电流的包络跟随输入电压。如果使变换器工作在临
界模 式 ，初 级 电感 的平 均 电流 包 络 也 跟 随输 入 电
此当输出电压和输出功率一定时 ， 单级 Ｐ Ｆ Ｃ反激式
变换 器 的功率 因数 随输 入线 电压 的升高而 降低 。
基于NCPl652的反激式单级PFC变换器原理与设计
压后 接到 该脚 ， 将线 电压 的信 息输入 到乘 法器 。 ４脚 （ Ｆ Ｂ ） ， 一个 来 自外 部 误 差放 大 器 电 路 的误
见。用于两级 Ｐ Ｆ Ｃ电路的控制器 Ｉ ｃ品种和型号非 常多 ， 相关设计技术早 已十分成熟 ， 而单极 Ｐ Ｆ Ｃ专 用控 制 器 芯 片 并 不 多 见 。安 森 美 半 导 体 公 司 继
０ 引 言
尽管 单级 Ｐ Ｆ Ｃ电路 仅 需一 个 功 率 级 ， 电路 拓 扑 简单 ， 效率 较 高 ， 但 单级 Ｐ Ｆ Ｃ的 实 用 电路 却 非 常少
阻Ｒ 来调 节加 到 电流 信号 上 的斜 坡 补偿 量 。斜 坡
补偿 的作用 是 防止谐 波振 动 。 ３脚 （ Ａ Ｃ Ｉ Ｎ） ， 由全波 整流 的正 弦波通 过 电阻分
Ｗ ＥＩ Ｐｅ ｎｇ ｗｅ ｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｇｕ ｏ ｙｉ ｎ，ＺＨＥＮＧ Ｘｕａ ｎ， ＺＨＡＯ Ｌｅ ｉ
（ Ｘ ｉ ＇ ａ ｎ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｇ ｕ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ａ ）
Ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｌｙ ｆ ｂ ａ ｃ ｋ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ＰＦＣ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＮＣＰ１ － ２ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ
上 的电压下 降 到 １ ． ３ ０ Ｖ（ 典 型值 ） ， 则 控 制 器 进 入 Ｓ ｏ ｆ ｔ —Ｓ ｋ ｉ ｐ模式 ， 以便 降低 噪声 。 ５脚 （ Ｖ ） 为 前 馈输 入 。经 过 整 流滤 波 的线 电 压通 过 电阻分压 器 和 一 个平 均 电容 器 后接 到 该 脚 。
基于T5402带单级PFC的30W反激式LED驱动电源的设计
．
峰值 电流将 被整流正弦波包络 ， 而且与输入 电压有相 同 的相位 ， 因此可以得到很好 的功率 因数 。
图 ２ 设 计 电 路 图
２１输入保护 ．
保 险丝 Ｆ （ ０ ／Ａ 的作用是 防止开 通瞬间 冲击 电 Ｉ ５Ｖ１） ２
流过 大烧毁其他 元器件 ，起 到保 护的作用 。压 敏 电阻 Ｖ ＲＳＯ Ａ ＩＴ Ｒ为过压保 护元件 ， 用来 吸收开机瞬间产生 的
２４供 电电路 ．
引脚符号
Ｃ Ｓ
描述
电流检测
ＧＤ Ｎ
ＧＴ Ａ
内部电路返 回地
门驱动输 出
ＶＤ Ｄ
ＺＤ Ｃ
内部电路 的电源引脚
零 电流检测
输入的交流 电压经过滤波整流后转换成直流 电压 ， 经过 Ｒ 、 １ 对 电容 Ｃ ９Ｒ０ ４充 电 ，当达 到芯片 内部启动 阀 值 电压后 ， 片启动开始工作 。此后转 为由辅 助绕组 经 芯 过 Ｒ 限流 ， １ ５ Ｄ 整流 ，４滤波后给芯片供 电。 Ｃ ２５单级 Ｐ Ｃ的实现 ． Ｆ 如 图 ３所示 ， 交流 电压通过整流桥整流后 的半个 正 弦波 应用到反激 电路 。 Ｍ Ｓ 当 Ｏ 管导通 ， 变压器初级侧电 流从 ０ 线性上升 ，这个电流将要被 ｃ 脚通过 检测电阻 ｓ 所检测。 检测到的电流信号将要传送给初级端控制模块 去计 算平均值 。内部 的误差放大器（ 电流检测模块） 内 用 部基准电压 和平均值作 比较 ， 生成 和它们差异成 比例的
浪 涌 电压 。
２２Ｅ 滤波和整流 ． ＭＩ
电感 Ｌ 和共模 电感 的漏感及 ｘ电容 Ｃ １ 电容 １ ０、 Ｏ Ｃ ５构成差模 滤波器 ， 衰减 差模 干扰 ， 同时增强 了抗 浪 涌 的能力 。由共模 电感 Ｌ 和连接在变压器次级绕 组低 ２ 侧 与初 级地之间 的 ｙ电容 Ｃ １ Ｙ 组成共模滤波器 ，衰减 共 模干扰 。与次 级端 二极管 并 联 的 Ｃ ２ Ｒ ２组 成 ２ 、２ Ｓ ｕ ｂｒ ｎ ｂ ｅ 吸收 电路 ， 以抑制 由二极 管 ／ 反 向恢 复引起 可 ３ ２
峰值 电流将 被整流正弦波包络 ， 而且与输入 电压有相 同 的相位 ， 因此可以得到很好 的功率 因数 。
图 ２ 设 计 电 路 图
２１输入保护 ．
保 险丝 Ｆ （ ０ ／Ａ 的作用是 防止开 通瞬间 冲击 电 Ｉ ５Ｖ１） ２
流过 大烧毁其他 元器件 ，起 到保 护的作用 。压 敏 电阻 Ｖ ＲＳＯ Ａ ＩＴ Ｒ为过压保 护元件 ， 用来 吸收开机瞬间产生 的
２４供 电电路 ．
引脚符号
Ｃ Ｓ
描述
电流检测
ＧＤ Ｎ
ＧＴ Ａ
内部电路返 回地
门驱动输 出
ＶＤ Ｄ
ＺＤ Ｃ
内部电路 的电源引脚
零 电流检测
输入的交流 电压经过滤波整流后转换成直流 电压 ， 经过 Ｒ 、 １ 对 电容 Ｃ ９Ｒ０ ４充 电 ，当达 到芯片 内部启动 阀 值 电压后 ， 片启动开始工作 。此后转 为由辅 助绕组 经 芯 过 Ｒ 限流 ， １ ５ Ｄ 整流 ，４滤波后给芯片供 电。 Ｃ ２５单级 Ｐ Ｃ的实现 ． Ｆ 如 图 ３所示 ， 交流 电压通过整流桥整流后 的半个 正 弦波 应用到反激 电路 。 Ｍ Ｓ 当 Ｏ 管导通 ， 变压器初级侧电 流从 ０ 线性上升 ，这个电流将要被 ｃ 脚通过 检测电阻 ｓ 所检测。 检测到的电流信号将要传送给初级端控制模块 去计 算平均值 。内部 的误差放大器（ 电流检测模块） 内 用 部基准电压 和平均值作 比较 ， 生成 和它们差异成 比例的
浪 涌 电压 。
２２Ｅ 滤波和整流 ． ＭＩ
电感 Ｌ 和共模 电感 的漏感及 ｘ电容 Ｃ １ 电容 １ ０、 Ｏ Ｃ ５构成差模 滤波器 ， 衰减 差模 干扰 ， 同时增强 了抗 浪 涌 的能力 。由共模 电感 Ｌ 和连接在变压器次级绕 组低 ２ 侧 与初 级地之间 的 ｙ电容 Ｃ １ Ｙ 组成共模滤波器 ，衰减 共 模干扰 。与次 级端 二极管 并 联 的 Ｃ ２ Ｒ ２组 成 ２ 、２ Ｓ ｕ ｂｒ ｎ ｂ ｅ 吸收 电路 ， 以抑制 由二极 管 ／ 反 向恢 复引起 可 ３ ２
基于L6562类芯片的单级PFC反激变压器设
非隔离输出 380V0.25A 最低频率设置为：40K D=0.5 Bm=0.25 磁芯：PQ2620 电感量：240uH Np=50T 其他资料上算得的电感量都在 400-500UH 实践证明 400-500UH 的电 感量导致工作频率过低而磁芯饱和。昂宝系列 90W 120w demo 上的 PFC 电 感参数通过计算和实验没有一个不饱和的。
基于 L6562 类芯片的单级 PFC 反激变压器设
第一步：求输入有效电流电压 Irms Po=Vo&TImes;Io Pin=Po&TImes;n Pin=Vrms&TImes;Irms &TImes;PF(输入视在功率 只要 PF 接近 1 视在 功率基本等于有功功率) (PF=0.995) PF=Pin/(Vrms 乘以 Irms) Irms=Pin/PF/Vrms (输入有效电流) 第二步：求出输入峰值电流 Ipk Ipk=Irms 乘以 1.414(输入峰值电流) Lipk=Ipk/『(1-0.5)乘以 D』(D 为占空比，若 D 为 0.5 Lipk 刚好是 Ipk 的 4 倍) 第三步：求电感量 Vinpk=Vrms 乘以 1.414(单级 PFC 的最低频率，最大电流，是出现在 正弦电压的峰值处)
Lp=(Vinpk 乘以 D)/(f 乘以 Lipk) 第四步：求初级匝数 NP=(Lp 乘以 Lipk)/(Bm 乘以 Ae) 例：输入 90-264V 输出 24V4A 最低频率设置为：37K D=0.485 Bm=0.215 磁芯：PQ3225 电感量：210uH Np=46T Ns=10T 例 1：输入 90-264V
单级PFC反激变压器计算
单级PFC反激变压器计算
首先，需要明确的是，单级PFC反激变压器的计算涉及到许多参数，
例如输入电压、输出电压、输入电流波形、输出电流波形等。
下面我们将
逐一介绍这些参数的计算方法。
1.输入电压：
输入电压通常由电网提供，可以通过标准的测量仪器来测量。
在计算
过程中，需要使用有效值，即RMS值。
对于三相系统，输入电压通常是线
电压，而不是相电压。
因此，需要将相电压转换为线电压。
转换公式如下：线电压=相电压×√3
2.输出电压：
输出电压由反激变压器提供，可以根据设计要求来确定。
通常，输出
电压应与输入电压相同。
输出电压的有效值由设计要求来确定。
3.输入电流波形：
输入电流的波形通常是脉冲状的，可以通过一些简单的数学模型来计算。
输入电流的波形通常由开关管的导通/关断时间来确定。
开关管导通
时间的计算方法如下：
导通时间=输出电压周期×开关管导通占空比
关断时间由反激变压器的控制电路来控制，可以根据设计要求来确定。
4.输出电流波形：
输出电流波形通常是脉冲状的，可以根据输入电流波形和反激变压器的变换比例来计算。
输出电流的波形通常由变压器的耦合度来确定，可以通过设计要求来确定。
以上是单级PFC反激变压器计算的主要参数。
在实际计算的过程中，还需要考虑一些其他因素，例如电感、电容、损耗等。
这些因素可以通过一些标准的电路分析方法来计算。
单极pfc反激拓扑原理
单极pfc反激拓扑原理单极PFC反激拓扑原理是一种有效地实现功率因数校正的电路拓扑结构，可用于交流电源中的直流输出电路。
这种拓扑结构利用开关管连接以及变压器缩小输入电压的效应，从而达到较高的功率效率和功率因数。
以下是单极PFC反激拓扑原理的步骤阐述：1.整体概述单极PFC反激拓扑原理采用一个开关管、电容和电感元件组成。
它的基本原理是通过改变输入电流和输出电压之间的相位，使得负载电导产生一个与输入电压同频但相位差为零或接近于零的电流，从而实现功率因数校正。
该拓扑结构可以在宽范围的输入电压和负载条件下实现高功率效率和高功率因数。
2.电路原理单极PFC反激拓扑原理的电路结构包含一个单极开关器、一个L-C滤波器、一个直流电容和一个负载电阻。
当开关管关断时，电容器C通过电感器L向负载提供能量。
当开关管开通时，负载电流通过L-C滤波器流回电容器C和电源，从而实现功率因数校正的目的。
3.电路特点单极PFC反激拓扑原理具有以下优点：（1）具有相对简单的电路结构。
（2）功率效率高，可达80%以上。
（3）功率因数可以达到接近1，满足国际标准，提高系统效率。
（4）适用于大约100瓦到500瓦功率的方案。
（5）具有输出电压稳定的特点，可以满足LED照明、家用电器等方面的应用需求。
总之，单极PFC反激拓扑原理是一种有效地实现交流电源输入电路直流输出的电路拓扑结构。
它采用L-C滤波器、直流电容和负载电阻组成，具有功率效率高、功率因数接近于1和输出电压稳定的特点。
因此，该电路结构可以被应用于LED照明、家用电器等各个领域的电源设计中。
吏用TOP250YN离线式开关带单级PFC的75W反激式LED电源设计
ＰＯＷ ＥＲ ＵＰ Ｓ ＰＬＹ ＴＥＣＨＮ ＯＬＯＧＩ ＥＳＡＮＤ ＡＰＰＬＩ ＣＡＴＩ ｏＮ Ｓ
ＴＨＤ也 难 以低 于 ３ ％（ 电流基 波为 １０ 。有 源 ０ 以 ％） ０ Ｐ （ ＦＣ 电路 通 常 需要 两 级ＤＣ ＤＣ 扑和 两 ＦＣ ＡＰ ） ／ 拓 个 功率 开 关 ， 电路变 得 复 杂 化 ，不 利 于 降 低成 本 和提 高 系 统 效率 。本 文介 绍 一种 基 于ＴＯＰ ５ ＹＮ ２０
＞８％，功率 因数 ＞０ ９ ，符合 Ｉ ６ ０ ０ ３ ２ ５ ．７ Ｅ １０ － － 中对Ｃ Ｃ 类设备 规 定的谐波 电流 限制和Ｅ ５ ０ 传导Ｅ Ｉ ￥ 。 Ｎ ５ １Ｂ ５ ＭＩ １ ｔ ￣
关键 词 ：Ｅ 驱动 器 ；Ｔ Ｐ ５ Ｙ ；２ ８ ７ Ｖ Ｃ 入 ；７ Ｗ 出 ；反 激 式；单级Ｐ Ｃ ＬＤ Ｏ ２ ０Ｎ ０ ～２ ７ Ａ 输 ５输 Ｆ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ Ａ ５ ｙ ａ ｋ ＬＥＤ ｗｅ ｐ ｙ Ｕｓｎ ｓｇ ｆ ７ Ｗ Ｆｌ ｂ ｃ Ｐｏ ｒＳｕ ｐｌ ｉ ｇ ＴＯＰ２ ０ ５ ＹＮ Ｏ ｆ－ ｎｅＳ ｔ ｈ ａ ｉｈ Ｓｉ ｌ ｔ ｇ ｉ ｆ ｗｉｃ ｎｄ Ｗ ｔ ｎｇ ｅＳ ａ ｅＰＦＣ
（ 照 明 ） 备 的 限 制 规 定 ，线 路 功 率 因数 应 当 符 即 设
合 能 源之 星 固态 照 明（ Ｌ ） 商 业环 境 下功 率 因数 Ｌ Ｓ在
离线式开关带单级Ｐ Ｃ ５ Ｆ 的７ ｗ隔离型反激式Ｌ Ｄ Ｅ
驱 动 电源 ，能 提 供 恒 压 ／ 流 输 出 ，可 用 来 驱 动 恒 ＬＥ Ｄ阵列 。在 ２ ８ ７ ＶＡＣ的 线 路 输 入 和 满 载 ０ ～２ ７
ＹＡＮＧ ｉｎｆ Ｊａ ａ
（ｈ ｎ ｏ ｇ ｉｕ ｎ ｌｃ ｏ ｉ Ｃ ．Ｌ ｄ Ｌ ｎ ｉ ７ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｄ ｎ ｇ ａ ｇＥ ｅｔ ｎｃ ｏ， ｔ， ｉｙ ６ １ ， ｈｎ ） Ｙ ｒ ２
ＴＨＤ也 难 以低 于 ３ ％（ 电流基 波为 １０ 。有 源 ０ 以 ％） ０ Ｐ （ ＦＣ 电路 通 常 需要 两 级ＤＣ ＤＣ 扑和 两 ＦＣ ＡＰ ） ／ 拓 个 功率 开 关 ， 电路变 得 复 杂 化 ，不 利 于 降 低成 本 和提 高 系 统 效率 。本 文介 绍 一种 基 于ＴＯＰ ５ ＹＮ ２０
＞８％，功率 因数 ＞０ ９ ，符合 Ｉ ６ ０ ０ ３ ２ ５ ．７ Ｅ １０ － － 中对Ｃ Ｃ 类设备 规 定的谐波 电流 限制和Ｅ ５ ０ 传导Ｅ Ｉ ￥ 。 Ｎ ５ １Ｂ ５ ＭＩ １ ｔ ￣
关键 词 ：Ｅ 驱动 器 ；Ｔ Ｐ ５ Ｙ ；２ ８ ７ Ｖ Ｃ 入 ；７ Ｗ 出 ；反 激 式；单级Ｐ Ｃ ＬＤ Ｏ ２ ０Ｎ ０ ～２ ７ Ａ 输 ５输 Ｆ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ Ａ ５ ｙ ａ ｋ ＬＥＤ ｗｅ ｐ ｙ Ｕｓｎ ｓｇ ｆ ７ Ｗ Ｆｌ ｂ ｃ Ｐｏ ｒＳｕ ｐｌ ｉ ｇ ＴＯＰ２ ０ ５ ＹＮ Ｏ ｆ－ ｎｅＳ ｔ ｈ ａ ｉｈ Ｓｉ ｌ ｔ ｇ ｉ ｆ ｗｉｃ ｎｄ Ｗ ｔ ｎｇ ｅＳ ａ ｅＰＦＣ
（ 照 明 ） 备 的 限 制 规 定 ，线 路 功 率 因数 应 当 符 即 设
合 能 源之 星 固态 照 明（ Ｌ ） 商 业环 境 下功 率 因数 Ｌ Ｓ在
离线式开关带单级Ｐ Ｃ ５ Ｆ 的７ ｗ隔离型反激式Ｌ Ｄ Ｅ
驱 动 电源 ，能 提 供 恒 压 ／ 流 输 出 ，可 用 来 驱 动 恒 ＬＥ Ｄ阵列 。在 ２ ８ ７ ＶＡＣ的 线 路 输 入 和 满 载 ０ ～２ ７
ＹＡＮＧ ｉｎｆ Ｊａ ａ
（ｈ ｎ ｏ ｇ ｉｕ ｎ ｌｃ ｏ ｉ Ｃ ．Ｌ ｄ Ｌ ｎ ｉ ７ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｄ ｎ ｇ ａ ｇＥ ｅｔ ｎｃ ｏ， ｔ， ｉｙ ６ １ ， ｈｎ ） Ｙ ｒ ２
单级PFC反激式开关电源设计
设计与分析yuFenxi单级PFC反激式开关电源设计李晓晖$赵杰1苏亚东$张玉峰+郑凯-(1.皖北煤电集团有限公司，安徽淮北232097; 2.徐州凯思特机电科技有限公司，江苏徐州221116;3.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116)摘要:研宄了固定关的单级P F C反 变换器，续 模相比，结构在很大度上降低了开关管的电流应力前级E M I滤波器的高次谐波应力；和平均电流控制模相比，该结构的电路结构和控制方式都比较简单，成本较低。
在对临界模 连续模 的础上，完成了对固定关 模的大，设计了系统电路，仿 机实测对理论 验。
关键词c单级;F O T;P F C;反；变压器设计;系统电路仿0引言开关电源的相关标准中对于降低电流谐波及提高功率因 数有着明确的要求，这使得P F C技术在开关电源中的应用越来 越广泛。
有源P F C技术相比于无源P F C技术具有响应快、动态 效果好等优点而受到广泛研宄。
一般含有P F C功能的开关电源 采用两级P F C结构，一级为功率因数校正级，一级为电压变换 级，两级结构导致系统结构复杂、成本较大，据此，单级P F C结 构应运而生[1—5]。
本文针对单级P F C反激式开关电的能关系进行了研宄，最后，根据这些参数给出了变 压器的设计 。
2.1 FOT控制模式工作原理2为F O T单级P F C反 变换器的系统 。
I电压！。
电路 电电压。
乘器的用构的电流准，准一电压同相的正波，为电压入电压相 。
开关的关采电的电压高于乘法器的 电压。
开关的导产生电路控制。
源，在C C M下F O T控制系统的，完成了系统的大 ，照大 的结构，设计了系统电路及变压器参数，成了系统仿，验 系统的 。
1单级PFC反激式电路基本结构1是一种单级P F C反激式变换器 的结构，于 的电 、流电电，简化了电路结构，使 变得 单。
于 采用的电，能 电压中的高谐波。
输入电压电正 。
P W M器对输入、电压采样，在 计 电流准，电流采 比较，据比较的结果 Q2的通断，成功率因数校正。
单级PFC反激式LED照明电源控制器NCL30000
Ｉ． ． ．
—
Ｒ Ｄｌ Ｚｎ Ｃｌ
４Ｋ Ｌ ， Ｊ
—
Ｉ
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Ｉ ＼ Ｉ一 亡＝】 ７ Ｎ ２６ ＿
Ｉ
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Ｒ
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Ｄ ２Ｌ： ：一． ｜ Ｂ 、５ Ａ＾ Ｅ 『
＝ Ｊ ＿
ｏｙ － ｏ
啪 ｓＵ Ｉ Ｍ １ Ｉ ￣ Ｕ
一
ＵＡ ３
Ｐ ２ ６ Ｓ ５１ 恒 压 －
线入 路 输
滤 波 器
Ｖ
ｎ９ｓ ．ｕ ＝ Ｃ． ｌｊ ４ － ｎ ｋ －
１ ｎ ＯＯ
初 Ｎｊ 级 ｎ｝ ・
恒流
Ｂ１ ４ Ｒ ＭＲ ４ ０ ｘ Ａ ０７
Ｂ１ 卜 Ａ ＿ Ｄ． Ｓ卜 ‘ １－ ／ ２— ／
电 子 世 界 ／０ １ ７ ２ １． ／ ０
图２
ＮＣ ３ ０ ０采 用 符 合 欧 盟 Ｒ ｌ 指 护 ， Ｆ Ｌ０ ０ ｏＳ Ｐ Ｃ无需输 入 电压感测。 Ｎ Ｌ ０ ０ 中， Ｒ Ｃ３００ Ｂ １是桥 式整流器 ， Ｑ１为初级开 关 ， 令 的 无铅 无 卤素 等 有害 物 质 的 ８引脚 可 以利用传统三 端双 向可控硅调 光器实 Ｑ１源极 串联 的 Ｒ ｓ为 电源传感 电阻。 ｃ 变 Ｓ Ｃ封装。参考图 ２所示的 Ｎ ３ ０ ０ 现 １ ： ＯＩ ＣＬ ０ ０ Ｏ １的调 光 。 压器 Ｎ ｐ为 初级 绕 组 ， ｓ为 次级 绕 组 ， Ｎ 的内部 电路 ， 可以更好地理 解 Ｎ ３ ０ ０ ＣＬ ０ ０ Ｎ Ｌ０ ０ Ｃ ３ ０ ０的启 动 电流 仅 为 ２ Ａ， Ｎ ４ｕ ｂ为偏置与零 电流检测绕组。Ｄ １和 Ｃ１ 的各个引脚功能 ， 具体如表 １ 示。 所 典型工作 电流 为 ２ ｍＡ， 电流传 感门限为 组成偏 置电源的整流滤波 电路。 ｓ Ｒ ｕ为启 ２主 要 特 点 Ｎ ３ ０ ０是 一 种 适 用 Ｏ５ 工作 结温 范 围 为 一 ０Ｃ一 ℃ ． ． ＣＬ ０ ０ ． Ｖ， ４ ＇ １５ ２ 动 电阻 ，系 统 加 电后 通 过 Ｒ ｕ的 电流 对 ｓ 于低到中功率 的单级 Ｐ Ｃ临界导通模式 Ｆ 电容 Ｃ １充 电。 当 Ｃ １上 的 电压 达 到 １ Ｖ ２ 基 于 Ｎ Ｌ ００ Ｃ ３ ０ ０的 单 级 Ｐ Ｃ Ｆ
—
Ｒ Ｄｌ Ｚｎ Ｃｌ
４Ｋ Ｌ ， Ｊ
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ｌ
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Ｐ ２ ６ Ｓ ５１ 恒 压 －
线入 路 输
滤 波 器
Ｖ
ｎ９ｓ ．ｕ ＝ Ｃ． ｌｊ ４ － ｎ ｋ －
１ ｎ ＯＯ
初 Ｎｊ 级 ｎ｝ ・
恒流
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电 子 世 界 ／０ １ ７ ２ １． ／ ０
图２
ＮＣ ３ ０ ０采 用 符 合 欧 盟 Ｒ ｌ 指 护 ， Ｆ Ｌ０ ０ ｏＳ Ｐ Ｃ无需输 入 电压感测。 Ｎ Ｌ ０ ０ 中， Ｒ Ｃ３００ Ｂ １是桥 式整流器 ， Ｑ１为初级开 关 ， 令 的 无铅 无 卤素 等 有害 物 质 的 ８引脚 可 以利用传统三 端双 向可控硅调 光器实 Ｑ１源极 串联 的 Ｒ ｓ为 电源传感 电阻。 ｃ 变 Ｓ Ｃ封装。参考图 ２所示的 Ｎ ３ ０ ０ 现 １ ： ＯＩ ＣＬ ０ ０ Ｏ １的调 光 。 压器 Ｎ ｐ为 初级 绕 组 ， ｓ为 次级 绕 组 ， Ｎ 的内部 电路 ， 可以更好地理 解 Ｎ ３ ０ ０ ＣＬ ０ ０ Ｎ Ｌ０ ０ Ｃ ３ ０ ０的启 动 电流 仅 为 ２ Ａ， Ｎ ４ｕ ｂ为偏置与零 电流检测绕组。Ｄ １和 Ｃ１ 的各个引脚功能 ， 具体如表 １ 示。 所 典型工作 电流 为 ２ ｍＡ， 电流传 感门限为 组成偏 置电源的整流滤波 电路。 ｓ Ｒ ｕ为启 ２主 要 特 点 Ｎ ３ ０ ０是 一 种 适 用 Ｏ５ 工作 结温 范 围 为 一 ０Ｃ一 ℃ ． ． ＣＬ ０ ０ ． Ｖ， ４ ＇ １５ ２ 动 电阻 ，系 统 加 电后 通 过 Ｒ ｕ的 电流 对 ｓ 于低到中功率 的单级 Ｐ Ｃ临界导通模式 Ｆ 电容 Ｃ １充 电。 当 Ｃ １上 的 电压 达 到 １ Ｖ ２ 基 于 Ｎ Ｌ ００ Ｃ ３ ０ ０的 单 级 Ｐ Ｃ Ｆ
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单级反激PFC设计的几个问题 CMG
单级反激PFC的控制方式
1. DCM方式 任何PWM控制IC都可以做---简单，但效率稍低
2. CRM方式 使用CRM方式PFC的控制器，简单修改反馈部分就可以实现，但传 导干扰低频段高一些，效率高于DCM方式
3. CCM方式 和CRM使用相同MOSFET时具有最高效率，传导高频段或辐射EMI 高一些
4. 使用初级反馈可以省掉次级采样和控制的损耗，提高效率
单级反激PFC的优点---效率高
• 单级PFC效率高
95% efficient
89%
85% Total Efefifcficieiennct y
30 W converter example
单级PFC的优点---体积小/成本低
LinkSwitch-PH
PFC CC
: PFC
30 W 变换器的例子
单级PFC的缺点---抗雷击能力差
单级PFC的缺点---启动时间长
0.5
单级PFC的缺点---输出电流纹波大
Io=450mA Vin:230Vac Io: full load (LED Lamp Load) Ch1: 输出电压20V/div Ch2: 输入电压200V/div Ch4: 输出电流 50mA/div
车库、超市等应用 监控画面会闪烁
单级PFC的缺点---开机输出电流过冲
单级PFC的缺点---输出短路不保护
短路后不打 嗝，输入功 率很大
解决方案
提高抗雷击/浪涌能力
LC谐振可达2倍输入峰值
提高抗雷击/浪涌能力
加入RCD吸收 降低到275VAC 必要时在C3两端再增 加一级430VDC压敏
降低启动时间
J4
F2
VZ2
NTC2 J3
R74
1M CX4
LF3
R75 1M
L4 R50
2K7 4
CX3 R51 2K7
L3
1
2
3 C10
R6
1M
R60
1M
R54
T1B1
Q8 MOSFET N
D4
1N4148
R55 D13
10R
C28
47uF
R77
2K Q6
R57 R56
4K7 30R ZD2
R76 47K
ZD3
22V U6
C27
1uF
VDD OUT VSS IDET
INV E_O MUL
CS
ST6562
减低输出电流纹波
1. 电流纹波对LED温度、色温、效率没有影响 2. 能源之星接受120Hz纹波（美国市电频率为60Hz） 3. 减小纹波的方法：
增加输出电容容量 增加二级滤波电路 注入3次谐波
电流纹波对LED温度没有影响
Source OSRAM LLFY – Texas Instruments 2010
电流纹波对LED色温没有影响
Source OSRAM LLFY – Texas Instruments 2010
有源滤波降低电流纹波
• 有源纹波电流滤波(ARF) – 纹波电流减小到<8% – 效率降低 4 - 5%
Input Voltage (VAC)
90 115 132 185 230 265
Output Peak-to-Peak Ripple
Current (mA)
Output Peak-to-Average Current Ratio (%)
no ARF 348 345 341 342 331
with ARF 41 39 38 49 47
no ARF 58.24 54.73 53.04 55.14 53.64
with ARF 6.74 6.13 5.87 7.85 7.54
326
46
53.40 7.49
Output Peak Current
(mA)
no ARF with ARF 480.2 325.5 492.3 337.6 496.6 343.2 484.6 337.3 478.1 335.3 471.9 330.8
RMS Output Current
(mA)
no ARF 322.14 337.25 342.78 332.09 329.13
with ARF 304.59 318.42 323.74 312.39 311.56
325.37
308.13
Efficiency (%)
no ARF with ARF 88.31 83.59 88.95 84.24 89.13 84.49 89.11 84.38 88.58 83.96 87.97 83.44
有源滤波降低电流纹波
消除开机输出 电流过冲
第一个实验
控制部分直接 由输出供电
无过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
初次上电无 过冲
无过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
重新上电瞬 间只要运放 输出小于正 常工作时电 压便无过冲
有过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
重新上电瞬 间运放输出 大于正常工 作电压便有 过冲
有过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
断电瞬间运 放还有供电 ，5脚电压 大于6脚，7 脚为高电平
第二个实验
控制部分单独 供电，并且供 电电容小
无过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
初次上电无 过冲
无过冲
CH1：6脚 CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
断电瞬间供 电绕组电压 很快降低， 重新上电跟 初次上电几 乎一样
同时观测次级Vcc电压
无过冲
CH1：+12V CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
断电后上电 瞬间供电绕 组电压始终 大于7脚电 压
有过冲
CH1：+12V CH2：5脚 CH3：Iout CH4：7脚
断电后上电 瞬间供电绕 组电压小于 7脚电压
次级短路
Vbias Vc
正常开机
CH1：Vbias
CH2：Vc
CH4：Vcc
短路开机和开机后短路CH1：Vbias
CH2：Vc
CH4：
Vcc 短路后不打嗝，输入功
率很大
改进方法
1N4007
Vbias
Vc
47uF
短路开机和开机后短路
CH2：Vbias短路后打嗝
PI集成方案可以解决以上所有问题
PI 的高效率设计
4.5W 35V/130mA A17非隔离设计
15W设计30V/0.5A
15 W，无电解，>91% 效率
LinkSwitch™-PH (DER-284)
15W设计30V/0.5A
15W 84V/0.18A 非隔离设计
15W 84V/0.18A 非隔离设计
30W设计30V/1A
30 W, 91% 效率设计
LinkSwitch™-PH ( DER-286)
30W设计30V/1A
75W设计
36V/2.1A
高压输入
75 W, >91% 效率
LinkSwitch™-PH(RDR-290)
75W设计36V/2.1A。