允許MOS關斷電壓、二極管反向電壓、匝數(shù)比N三者之間存在直接關聯(lián)，圖7是一個設計案例中得到的三者關聯(lián)仿真圖（設計交流輸入最大265 V,直流輸出50 V）。如圖7所示：按照器件的最佳性價比，推薦器件的選擇區(qū)域和變壓器的匝數(shù)比為圖中陰影部分是比較理想的。
圖5 功率因數(shù)仿真曲線圖
圖6 諧波失真度仿真曲線圖
圖7 功率器件參數(shù)選擇圖
2 單級AC/DC主要參數(shù)設計
在單級AC/DC 的設計中，儲能電感、變壓器規(guī)格、氣隙長度等參數(shù)的選擇直接影響驅動電源的性能參數(shù)，本文通過理論計算和經(jīng)驗判斷相結合，得出合適的參數(shù)。
（1）儲能電感值LP確定。
最低頻率取50 kHz,最大導通時間取10μs.
（2）變壓器參數(shù)規(guī)格。
DC/DC單級反激式變壓器的功率容量乘積表達式：
或表示為：
式中，P 為輸入功率，單位W;f 為工作頻率，單位Hz;△B 為工作磁通密度，單位GS;Km為窗口填充系數(shù)；δ為電流密度，單位A/cm2;△T 為開關管導通時間，單位s.
理論計算得出來的AP值還要增加相應余量才能作為正確的取值，此時經(jīng)驗判斷在應用中比較重要，由于磁材廠家在這方面有非常好的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，因此，選取變壓器只要在設計時確定電路參數(shù)如頻率、功率等，就可以方便快速地從變壓器廠家的規(guī)格推薦表中選取所需的型號。
本設計：輸出功率75 W,最低頻率65 kHz,根據(jù)TDK規(guī)格書，選取PQ3230.
（3）氣隙的確定。
根據(jù)如下儲能公式確定氣隙長度Lg.
式中，Ae為170 mm2,Bm取1 950 GS,則計算出Lg為0.35 mm,但在實際設計時會有10%的誤差，可以實際修正。
（4）由氣隙確定變壓器的AL值。
由于磁芯規(guī)格和氣隙已確定，可以通過給磁芯繞一定的匝數(shù)來確定AL值。
（5）初級匝數(shù)n.
根據(jù)：Lm =ALn2本設計：取55匝。
（6）根據(jù)允許的紋波電壓，確定輸出濾波電容：
本設計：取3 000μF/100 V.
（7）匝數(shù)比N 取值。
由上面的仿真圖和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，兼顧功率器件特別是系統(tǒng)特性指標的性價比，本設計案例Rvr可以取值2,根據(jù)反射電壓公式得出N 值為2,Rvr確定后，查曲線可得PF值大約為0.95,THDI≤20% 左右，這對于小功率的直流供應器來說是很好的指標，優(yōu)于目前國內(nèi)外各種標準要求。
（8）功率開關器件MOS與二極管的確定當N 值、漏感確定、輸出電壓確定后，反射電壓、漏抗引起的反峰電壓就能確定，則確定MOS、二極管等耐壓值就很容易算出；根據(jù)功率規(guī)格，計算出電流大小，則確定MOS、二極管電流值就很容易算出。
本例：MOS電壓要求等于輸入市電峰值電壓+反射電壓+漏感引起的反向電壓，則?。?1 A,800 V ,型號：SDA11NS0C3 二極管Diode?。?0 A,200 V,型號：MBR20200CTG.
3 實驗驗證
按照以上的參數(shù)設計，本文提出的LED驅動電源通過小批量試驗和批量生產(chǎn)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠性好。典型試驗波形如圖8、圖9所示，THDI=16.9%,實測PF=0.967,由于采用BCM 模式，出現(xiàn)了電流紋波，但對電源綜合性能影響不大。產(chǎn)品經(jīng)國家LED質檢中心檢驗，各項技術指標都優(yōu)于相關國家標準要求。
其中，電源效率大于90%,達到能效1級；功率因數(shù)大于0.95,符合能源之星規(guī)范限值要求；諧波電流符合國家強制性標準GB17625.1-2003/IEC61000-3-2:
2001限值要求；傳導騷擾和輻射騷擾符合國家強制性標準GB17743-2007限值要求。
圖8 輸入電流的諧波含量
圖9 市電（全橋整流后）與輸入電流
4 結 論
高性價比、高效率LED技術的日新月異，LED照明也得以快速發(fā)展；相應的照明工程需要兼顧系統(tǒng)能效、功率因素、諧波電流等多種因素，這就要求其選擇合適的LED驅動電源解決方案。為此，本文提出采用臨界模式（boundary mode）的AC/DC單級反激式的電源拓撲，通過理論計算和經(jīng)驗分析確定合理的變換參數(shù)，設計了一種高功率因數(shù)、低諧波電流的高效LED驅動電源。該驅動電源同時還具有主開關MOS管實現(xiàn)低電壓零電流導通，整流二極管實現(xiàn)零電流關斷并避開其負面的反向恢復特性，可以顯著提高其工作效率、降低損耗和減小系統(tǒng)電磁干擾。通過實驗驗證和批量生產(chǎn)證明本方案設計合理、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、可靠性好，有效提高能效、避免建筑物內(nèi)高次諧波電流造成的電源環(huán)境污染，適合批量生產(chǎn)，對于LED照明驅動電源、其它電源供應器廠家和電源設計者具有很好的參考價值。
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