驅(qū)動電源中應(yīng)該如何減小LED電流畸變的方法

　　本文分析了直流側(cè)電容大紋波給雙向變換器帶來的非線性問題（增大了雙向變換器電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)誤差），對雙向變換器進行穩(wěn)態(tài)建模，為了減小其電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)誤差，提出了一種改進型的控制策略，仿真結(jié)果驗證了此方法的正確性。

　　隨著世界各國在逐步禁止進口和銷售普通照明白熾燈，新型、綠色、高效、長壽命的LED 照明技術(shù)得到了空前的發(fā)展。長壽命是LED 照明的最大優(yōu)點之一，它的平均使用壽命達(dá)到80000-100000 小時。對于單級式的LED 驅(qū)動電源，如果采用市電供電，為了達(dá)到高功率因數(shù)（Power Factor，PF），滿足IEC61000-3-2 的諧波要求，LED 照明需要一個功率因數(shù)校正變換器（Power Factor Correction，PFC）。

　　當(dāng)功率因數(shù)為1 時，輸入電流為與輸入電壓同相位的正弦波，因此其輸入功率呈現(xiàn)兩倍輸入頻率的脈動形式，對于恒定輸出功率的LED，為了匹配瞬時輸入輸出功率的不平衡，需要一個儲能電容。儲能電容很大，大多選用電解電容，而電解電容的使用壽命只有10000小時左右，是影響LED 驅(qū)動電源整體壽命的主要元件。

　　為了提高AC-DC LED 驅(qū)動電源的使用壽命，有必要去除電解電容。適當(dāng)降低功率因數(shù)以減小輸入功率脈動，如在輸入電流中注入三次和五次諧波［5，6］，這樣就可以減小儲能電容大小。采用脈動電流來驅(qū)動LED，這樣瞬時輸入和輸出功率相同或者接近，可以減小或者消除儲能電容。

　　脈動電流驅(qū)動LED 一般用于景觀或者街道照明，在一些對光源質(zhì)量要求較高的場合并不適合。采用電感作為儲能元件可以代替或者減小儲能電容，但是電感的儲能密度較小，其體積較大，同時還會存在損耗［11］。增大儲能電容上電壓波可以減小電容的容值提出了一種無頻閃無電解電容的AC-DCLED 驅(qū)動電源，如圖1 所示。它由一個PFC 變換器、一個雙向變換器和一個CL 濾波器組成。其中電感Lo 與電容Co 構(gòu)成低通濾波器，以阻止開關(guān)頻率及其倍數(shù)次的電流諧波流入LED，故此處的電容Co 并不承擔(dān)儲能作用，可以使用容量較小的薄膜電容或者瓷片電容，此時PFC 輸出電流i‘o 含有兩倍輸入頻率的脈動電流。

　　為了使LED 的驅(qū)動電流io 為一個恒定的直流電流，在PFC 變換器的輸出端并聯(lián)了一個雙向變換器，并使雙向變換器的輸入電流ib 等于PFC 輸出電流中兩倍輸入頻率的交流分量，這樣就解決了LED 照明的頻閃問題。雙向變換器的直流側(cè)電容Cdc 采用了儲能電容電壓大紋波減小容值的方法，在脈動電壓相同的情況下，為了進一步減小容值，可以適當(dāng)提高Cdc的直流平均電壓。

　　本文在無頻閃無電解電容AC-DC LED 驅(qū)動電源的基礎(chǔ)上，分析了其雙向變換器直流側(cè)電容紋波給雙向變換器開關(guān)管的占空比帶來的非線性問題，由于傳統(tǒng)的線性控制方法無法提供這部分含量，最終體現(xiàn)在增大了雙向變換器電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)誤差上，使得LED 驅(qū)動電流發(fā)生了畸變。

　　針對無頻閃無電解電容AC-DC LED 驅(qū)動電源中存在的問題，本文在雙向變換器中提出了一種改進型的控制策略，降低直流側(cè)電容紋波帶來非線性問題的影響，提高雙向變換器跟蹤正弦交流基準(zhǔn)的能力，消除LED 電流的畸變。