功率因數(shù)基礎(chǔ)知識

當(dāng)輸入電壓和電流同相，輸入電壓和電流波形一致時，功率因數(shù)為理想的“1”。當(dāng)輸入電壓和輸入電流波形之間的相位差增大時，功率因數(shù)將下降，系統(tǒng)效率也將降低。但是，升壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)置了電流波形控制功能，它能跟蹤輸入電壓波形，從而維持近乎為1的功率因數(shù)。

為了提高功率因數(shù)，可以在初級側(cè)驅(qū)動器電路和控制電路之前增加一個兩級功率因數(shù)校正(PFC)升壓電路(圖3)。PFC電路還消除了因2倍線路頻率而導(dǎo)致的閃爍問題。在示例中，輸出級采用了反激轉(zhuǎn)換器，為iW3616的驅(qū)動器電路提供隔離。該驅(qū)動器芯片采用的初級側(cè)檢測技術(shù)，在不使用次級側(cè)反饋電路的情況下，實現(xiàn)了卓越的線路電壓和LED負載電流調(diào)節(jié)，同時消除了光隔離器反饋環(huán)路。此外，iW3616的實時周期波形分析技術(shù)還提高了調(diào)光器的設(shè)置響應(yīng)速度。數(shù)字控制環(huán)路在無需環(huán)路補償器件的情況下，也能保持整體工作條件的穩(wěn)定。

圖3:通過在iW3616數(shù)字功率控制器中增加兩級功率因數(shù)校正升壓電路，可以讓驅(qū)動器電路實現(xiàn)無閃爍調(diào)光和極高的功率因數(shù)(>0.95)。

PFC也可以在單級初級側(cè)驅(qū)動和控制電路中實現(xiàn)。在此類系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過調(diào)制輸入阻抗控制輸入電流波形，從而調(diào)節(jié)功率因數(shù)。

兩級PFC架構(gòu)在有效消除輸出紋波的同時，實現(xiàn)了近乎完美的PFC,因此可大幅改善LED燈中的閃爍問題。但是，兩級升壓電路需要更多元器件，因此實現(xiàn)成本也較高。與此相比，雖然具備PFC功能的單級驅(qū)動器通過調(diào)制輸入阻抗提高了功率因數(shù)，但隨著功率因數(shù)的升高，輸出紋波(閃爍)也將增多。為了補償，必須通過提高外部電容值來減少閃爍。在不需要PFC調(diào)節(jié)的情況下，簡單的單級初級側(cè)驅(qū)動器可采用傳統(tǒng)的反激轉(zhuǎn)換器架構(gòu)來降低成本。

很多應(yīng)用還要求驅(qū)動器電路能夠?qū)诱{(diào)光器，但由于市場上已經(jīng)存在多種調(diào)光技術(shù)-TRIAC型前沿和后沿調(diào)光器、復(fù)雜的電子調(diào)光器，以及低壓(0V~10V)線性控制或脈寬調(diào)制亮度控制調(diào)光器(主要用于商用系統(tǒng)中)-工程師必須解決很多問題。新型數(shù)字化解決方案能夠分析出調(diào)光器的類型，然后運用經(jīng)過優(yōu)化的算法控制調(diào)光。此類解決方案還能消除因短脈沖信號干擾而導(dǎo)致的閃爍。與此相比，傳統(tǒng)的TRIAC型調(diào)光器易受誤觸發(fā)的影響，并有可能產(chǎn)生不平衡的半周期輸出。

所有TRIAC型調(diào)光器都有最小保持電流要求，以保持TRIAC導(dǎo)通，但并非所有的LED驅(qū)動器電路都具備調(diào)光能力。對于那些有調(diào)光能力的LED驅(qū)動器電路，驅(qū)動器必須載入調(diào)光器，以保持TRIAC持續(xù)導(dǎo)通。雖然較高的負載可提高調(diào)光器的兼容性，但其高負載電流將降低電路效率。為了重新提高效率，可以用一個BJT或MOSFET替代驅(qū)動器的負載電阻，讓驅(qū)動器自動校準(zhǔn)泄放電流，以確保安全工作區(qū)的精準(zhǔn)電流控制，并利用升壓/PFC電路現(xiàn)有的BJT或MOSFET降低成本。