單級高功率因數(shù)調(diào)光式熒光燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計

(b) f=70kHz,D=0.45

(c) f=75kHz,D=0.45

圖3不 同 頻 率 下 燈 電 壓 、 燈 電 流 仿 真 波 形

3 設(shè)計與驗證

3.1 主電路拓撲

主電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。

電子鎮(zhèn)流器的主電路由PFC電路和諧振電路兩部分組成?？紤]到兩級結(jié)構(gòu)的成本過高,因此將兩級中的功率開關(guān)管共用變成單級結(jié)構(gòu)。圖4所示主電路拓撲就是將Buck－Boost型PFC電路與并聯(lián)負載串聯(lián)諧振電路合成在一起，燈模型采用前面所提到的模型。

圖4 調(diào) 光 式 熒 光 燈 電 子 鎮(zhèn) 流 器 主 電 路 拓 撲

3.2 理論設(shè)計

對于上述拓撲，功率因數(shù)校正級電感Lo是和頻率有關(guān)的量，那么調(diào)光時，隨著頻率的升高,電感電流可能要連續(xù)，這樣會影響功率因數(shù)校正的效果，燈上電壓、電流也會發(fā)生畸變，從而限制了調(diào)光范圍。因此，它的參數(shù)選擇至關(guān)重要^[3]。首先，由于電感電流工作于DCM狀態(tài)，電感電流的峰值i_in(peak)(t)正比于線電壓，所以它在半個工頻周期（T/2）內(nèi)為

i_in(peak)(t)= （1）

(0t )

式中：V_I為電網(wǎng)電壓的幅值；

ω(=2π/T)為電網(wǎng)電壓的角頻率；

f_s為開關(guān)頻率，它大大高于電網(wǎng)電壓頻率；

D為開關(guān)的占空比。

而電感電流的平均值i_in(m)(t)為

i_in(m)(t)== (2)

從上式可以看出電感電流的峰值是呈正弦變化的，因此能實現(xiàn)功率因數(shù)校正。假設(shè)Buck－Boost變換器的效率是100％，功率因數(shù)是“1”，一個工頻周期內(nèi)輸入功率因數(shù)校正級的平均功率為P_i為

P_i=== (3)

式（3）表明輸入功率P_i在L_o恒定的情況下可以通過改變占空比和頻率來控制，如果輸入功率等于燈驅(qū)動級的功率，電壓V_co能夠保持恒定。相反，如果輸入功率大于燈吸收的功率，則V_co將無限制地增長，造成器件損壞。

所以，應(yīng)盡量使兩者相等，而輸出到燈上的功率P_o為

P_o= （4）