LED照明电源单级PFC高频变压器设计实例
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 。
吏用TOP250YN离线式开关带单级PFC的75W反激式LED电源设计
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
LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计(二)
LED驱动电源单极PFC反激式开关电源的设计（二）
5.2.4 MOS 管的选取
开关管MOSFET 最大漏极电流IDMAX 应大于开关管所流过的峰值电流IPKP 至少1.5 倍，MOSFET 的漏源击穿电压(参考图四)BVDSS 应大于最大输入电压，VOR 以及漏感引起的尖峰之和，一般应留至少90%的余量。
5.2.5 次级整流管的选取
考虑一定的裕量，次级整流管D 最大反向电压VRM 需满足：
因为反激式开关电源次级整流二极管只有在电源Toff 的时候才会导通，输出在导通时必须能够承受整个输出电流的容许值。
输出二极管需要的最小正向导通峰值电流为：
Dmax 为工作周期，如果设定Dmax 为0.5 则Ifps4Iout
5.2.6 输出电容的选取
输出电容电压通常呈现两种纹波，一种是由高频输出电流引起，主要与输出电容的等效窜连电阻(ESR)大小有关，另外一种是低频纹波，为了获得较高的PF 值，环路带宽通常较窄，因此输出不可避免地出现较大的两倍输入电压频率纹波，其值与电容大小有关，一般说来低频纹波满足要求时，高频纹波因为电容等效ESR 够小，可以忽视。
电容的容量可以参考各个厂家的规格书(一般选用高频低阻型)选用，根据产品的实际工作温度，电压和考虑产品的MTBF 选取合适的电容系列型号。
5.2.7 IC 主要外围参数选取
5.2.7.1 最大导通时间典型参数选取
图五
5.2.7.2 Cs Pin 参数选取。
单级PFC反激式LED驱动电源设计
单级PFC反激式LED驱动电源设计【电源网】当今社会节能环保已成为社会焦点议题。
LED因其高效、节能、环保、寿命长、色彩丰富、体积小、耐闪烁、可靠性高、调控方便等诸多优点等特点受到人们的广泛关注，被认为是21世纪最有前途的照明光源。
传统的白炽灯效率低、耗电高;荧光灯省电，但使用寿命短、易碎，废弃物存在汞污染;高强度气体放电灯存在效率低、耗电高、寿命短、电磁辐射危害等缺点;若能以LED照明取代目前的低效率、高耗能的传统照明，无疑能缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题。
由于LED自身的伏安特性及温度特性，使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度，故不能由传统的电源直接给LED供电。
因此，要用LED作照明光源首先就要解决电源驱动的问题。
传统的LED驱动电源虽然可以实现LED亮度调节，但是不能实现功率因数校正，输入功率因数比较低，谐波比较大。
为了使LED电源的输入电流谐波满足要求，必须加功率因数校正。
本文介绍一种单级PFC反激式LED电源，该电源所用器件少，损耗低，具有较高的的功率因数和效率。
1 电路原理分析 图1为电路简图。
电路采取单级反激式拓扑，由全波整流，DC/DC变换，输出整流滤波电路，误差反馈电路，PWM控制器电路构成。
FAN7527B是飞兆半导体公司推出的有源功率因数校正控制芯片。
该芯片内部乘法器电路的优异性能，可以用于宽交流市电输入电压范围的应用场合(85～265VAC)。
并使所构成电路的THD值很小，从而获得良好的有源功率因数校正控制功能。
它的启动工作电流只有几十微安，利用它的零电流检测FAN7527B的5脚可以实现电路的关断控制功能。
。
通过单级PFC降压LED驱动器简化T8荧光灯的更换设计
通过单级PFC降压LED驱动器简化T8荧光灯的更换设计照明工程师可利用单级，非隔离，功率因数校正（PFC）降压LED驱动器简化LED管8（T8）荧光灯更换设计，可减少元件数量，节省空间并降低成本。
这种设计可以取代通常需要大型无源元件的更昂贵的两级拓扑，使其难以适应有限的管空间。
许多设计师主要出于安全考虑而使用隔离方法。
在这些情况下，选择的拓扑结构是具有初级侧反馈或调节的反激式配置。
但随着越来越多的照明设计师询问如何使用具有成本效益的LED设计T8灯管灯具，由于其更高的效率和更少的元件使用，已经从隔离LED驱动器转向非隔离LED驱动器。
设计人员通常可以通过单级非隔离PFC降压拓扑获得最高效的设计，从而消除了光隔离器和大型铝电解输入大容量电容器。
这实现了三件事：它可以延长使用寿命，减少元件数量并降低成本。
它还可以更容易地安装在T8印刷电路板（PCB）中。
有几种拓扑结构- 降压，降压- 升压和抽头降压- 可用于T8灯管设计的单级PFC，非隔离LED驱动器。
他们都有自己的优势和权衡。
通常，这些方法具有高效率，高功率因数（PF），良好的总谐波失真（THD）和低元件数，从而转化为成本更低的解决方案。
在将数字放入这些规范方面，能源之星要求在商业应用中要求PF至少为0.9，尽管许多设计师正在寻找0.95或0.99。
THD（EN 61000-3-2描述了照明系统工业/商业功率因数允许的谐波含量）通常必须低于30％，尽管在许多情况下设计人员寻求的比例不到20％甚至15％。
效率是另一个重要的规范。
由于没有效率标准，这往往成为LED驱动器制造商的竞争战场。
实现高效率至关重要，因为它直接影响发光效率。
效率越高，所需的散热越少。
Power Integrations的产品营销经理安德鲁·史密斯表示，这意味着驱动器更便宜，而且使用更小的PCB，成本更低。
作为使用降压配置的高效驱动器的示例，Power Integrations为使用LNK460KG控制器的T8 LED灯管提供了一个20 W非隔离式高压降压LED驱动器的参考设计（图1）。
基于TOP247YN带单级PFC的20W反激式恒流LED驱动器设计
基于T OP247Y N 带单级PFC 的20W反激式恒流LE D 驱动器设计孙 鹏1,王永彬2(1.山东省临沂市计量检定所,临沂276001;2.山东省临沂市电子研究所,临沂276004)摘 要:基于T OP247Y N 控制开关的离线反激式LED 电源,采用单级功率因数校正(PFC )电路,产生一个12V,1.67A 的输出,满足能源之星关于商业应用最低功率因数为0.9的要求,并达80%的效率。
关键词:LE D 驱动器;T OP247Y N;20W ;85～277V AC 输入;PFC 反激式Desi gn of 20W Flyback Const ant Current LE D Dr i ver W ith Si n gle St age PFC Based on T OP 247YNSun Peng 1,W ang Y ongb i n2(1.Shandong L inyi Testing Institute of Q uality &M etrology,L inyi 276001;2.L inyi Electronics Research Institute,L inyi 276004)Abstract:The off 2line flyback LE D power supp ly based on T OP247Y N contr ol s witch e mp l oys a single stage Power Fact or Corrected (PFC )circuit .The supp ly generates a 12V ,1.67A out put and meets the Energy Star m ini m u m power fact or require ment of 0.9f or commercial with a high efficiency of 80%.Keywords:LE D driver;T OP247Y N;20W ;85～277V AC input;PFC flyback0 引言在两三年前,LED 的最大市场是手机这类便携产品的彩屏背光照明,而目前这类消费类电子产品已趋向饱和。
单端反激式开关电源高频变压器设计
单端反激式开关电源高频变压器设计
设计单端反激式开关电源高频变压器需要考虑以下几个方面：
1.功率需求：根据要供电设备的功率需求确定变压器的功率等级。
功
率等级的选择可以根据所需的输出电压和电流来确定。
2.材料选择：变压器的高频特性对材料的选择提出了更高的要求。
一
般来说，变压器的磁芯可以选择铁氧体材料，而线圈通常采用绝缘导线或
绝缘线圈。
3.匝数计算：根据所需的变比和功率计算变压器的匝数。
变压器的变
比决定了输入电压与输出电压之间的关系。
4.磁芯设计：根据功率需求和工作频率选择合适的磁芯。
对于高性能
的单端反激式开关电源变压器，常用的磁芯材料是高磁导率的铁氧体。
磁
芯的选择应该考虑到磁芯的饱和磁通密度和磁滞损耗。
5.线圈设计：线圈的设计需要考虑到功率损耗和电流密度。
线圈的匝
数和截面积应该经过适当的计算，以确保所需的功率传输和高频特性。
6.耦合系数：在单端反激式开关电源高频变压器设计中，耦合系数是
一个非常重要的参数。
耦合系数的选择影响变压器传递功率的能力和工作
效率。
7.绝缘层设计：绝缘层是为了保护线圈和磁芯，防止绝缘电流的泄漏。
绝缘层的设计需要考虑到工作频率、工作温度和绝缘强度。
8.浪涌保护：在设计变压器时，还需要考虑到浪涌保护的问题。
使用
合适的浪涌抑制器可以有效地保护变压器免受浪涌电流的破坏。
以上是单端反激式开关电源高频变压器设计的一些关键方面。
在实际设计中，还需要进行详细的计算和仿真，以确保设计符合要求并能够实现高效率和高性能的电源变压器。
单级PFC反激式LED驱动电源设计与研究
单级PFC反激式LED驱动电源设计与探究引言随着LED技术的快速进步和广泛应用，LED驱动电源的设计和探究日益受到关注。
为了提高LED驱动电源的能效和稳定性，越来越多的探究人员开始关注单级PFC反激式LED驱动电源的设计和探究。
本文将介绍单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理、设计要点和性能优化。
一、单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理1.1 单级PFC反激式LED驱动电源的观点单级PFC反激式LED驱动电源是指将沟通电源转换为恒流输出的直流电源的装置。
它接受单级功率因数校正（PFC）和反激式拓扑结构，能够实现高功率因数、低谐波失真和高效率的特点。
1.2 单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理单级PFC反激式LED驱动电源的基本原理是通过整流桥、电容滤波器、PFC控制电路和反激转换器实现沟通电源到恒流直流输出的转换。
其中，PFC控制电路用来实现功率因数校正，反激转换器用来实现直流电压转换和恒流输出。
二、单级PFC反激式LED驱动电源的设计要点2.1 功率因数校正（PFC）控制电路的设计功率因数校正是提高LED驱动电源能效的重要手段。
其基本原理是通过改变输入电流的波形和相位，使输入电流与输入电压之间保持一定的相位差，从而提高功率因数。
在设计中，需要选择合适的PFC控制电路，如基于整流器电压控制的PFC电路、基于电流控制的PFC电路等，并接受合适的控制策略和控制参数。
2.2 反激转换器的设计与控制反激转换器是实现沟通电源到恒流直流输出转换的关键器件。
其基本原理是通过开关管和变压器实现电能的转换和隔离。
在设计中，需要选择合适的开关管和变压器，以及合适的控制策略和控制参数。
另外，反激转换器还需要思量过流、过压、过热等保卫功能。
2.3 LED驱动电路的设计与优化LED驱动电路是将恒流输出转换为可供LED工作的电流和电压的电路。
其设计需要思量LED的特性和光电性能，选择合适的电流和电压调整器件，并进行匹配和优化。
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LED照明电源单级PFC高频变压器设计
2010年10月20日 10:48 本站整理作者：佚名用户评论（0）
关键字：LED照明电源(1)PF(4)
由于LED照明电源要求：民用照明PF值必需大于0.7,商业照明必需大于0.9.对于10~70W的LED驱动电源，一般采用单级P FC来设计。
即节省空间又节约成本。
接下来我们来探讨一下单级PFC高频变压器设计。
以一个60W的实例来进行讲解：
输入条件：
电压范围：176~265Vac50/60Hz
PF》0.95
THD《25%
效率ef〉0.87
输出条件：
输出电压：48V
输出电流：1.28A
第一步：选择ic和磁芯：
Ic用士兰的SA7527,输出带准谐振，效率做到0.87应该没有问题。
按功率来选择磁芯，根据以下公式：
Po=100*Fs*Ve
P输出功率;100:常数;Fs:开关频率;Ve:磁芯体积。
在这里，Po=Vo*Io=48*1.28=61.44;工作频率选择：50000Hz;则：
Ve=Po/(100*50000)
=61.4/(100*50000)=12280mmm
PQ3230的Ve值为：11970.00mmm,这里由于是调频方式工作。
完全可以满足需求。
可以代入公式去看看实际需要的工作频率为：51295Hz.
第二步：计算初级电感量。
最小直流输入电压：VDmin=176*1.414=249V.
最大直流输入电压：VDmax=265*1.414=375V.
最大输入功率：Pinmax=Po/ef=61.4/0.9=68.3W(设计变压器时稍微取得比总效率高一点)。
最大占空比的选择：宽电压一般选择小于0.5,窄电压一般选择在0.3左右。
考虑到MOS管的耐压，一般不要选择大于0.5,220V供电时选择0.3比较合适。
在这里选择：Dmax=0.327.
最大输入电流：Iinmax=Pin/Vinmin=68.3/176=0.39A
最大输入峰值电流：Iinmaxp=Iin*1.414=0.39*1.414=0.55A
MOS管最大峰值电流：Imosmax=2*Iinmaxp/Dmax=2*0.55/0.327=3.36A
初级电感量：Lp=Dmax^2*Vin_min/(2*Iin_max*fs_min)*10^3
=0.327*0.327*176/(2*0.39*50000)*1000
=482.55uH
取500uH.
第三步：计算初级匝数NP:
查磁芯资料，PQ3230的AL值为：5140nH/N^2,在设计反激变压器时，要留一定的气息。
选择0.6倍的AL值比较合适。
在这里AL我们取：
AL=2600nH/N^2
则：NP=(500/0.26)^0.5=44
第四步：次级匝数NS:
VOR=VDmin*Dmax
=249*0.327=81.4
匝比n=VOR/Vo=81.4/48=1.696
NS=NP/n=44/1.686=26
第五步：计算辅助绕组NA
查看IC的datasheet,知道VCC为11.5~30V.在这选16V.
NA=NS/(Vo*VCC)=26/(48/16)=8.67取9.
绕法：
总结
通过样品的测试，实验结果为：整机效率0.88,PF值：176V时0.989;220V时0.984;265V时0.975.变压器温升25K.在整个变压器设计过程中。
简化了一些东西。
比如二极管的压降。
对比一下，与一般反激式的变压器有点一致。
只是由于整流桥后没有接大容量的电解电容。
实际的直流最低电压没有1.414倍。