LED电源单级PFC高频变压器设计
LED驱动电源的单极PFC反激式开关电源方案
LED驱动电源的单极PFC反激式开关电源方案LED驱动电源要求在5W以上的产品都要求高功率因素，低谐波，高效率，但是因为又有体积和成本的考量，传统的PFC+PWM的方式电路复杂，成本高昂，因此在小功率(65W左右)的应用场合一般会选用单极PFC的方式应用，特别是在T5,T8等LED驱动电源得到广泛的应用，并成为目前的主流应用方案。
目前市面上的PFC有很多，下面以市面上得到广泛应用的LD7591及其升级版本LD7830,主要用LD7830来做说明介绍。
一、介绍：LD7830是一款具有功率因素校正功能的LED驱动芯片，它通过电压模式控制来稳定输出且实现高功率因素(PF)与低总谐波失真(THD)特性。
LD7830能在宽输入电压范围内应用，且保持极低的总谐波失真。
LD7830具备丰富的保护功能，如输出过压保护(OVP)，输出短路保护(SCP)，芯片内置过温保护(OTP)，Vcc过压保护，开环保护等保护功能令LED驱动电源系统工作起来更加安全可靠。
LD7830在LD7591的基础上增加了高压启动，OLP保护功能和软启动功能，使系统的待机功耗更低至0.3W以下，同时短路保护更加可靠。
二、LD7830特点：内置500V高压启动电路高PFC功能控制器高效过渡模式控制宽范围UVLO(16V开，7.5V关)最大250KHZ工作频率内置VCC过压保护内置过载保护(OLP)功能过电流保护(OCP)功能500/-800mA驱动能力内置8ms软启动内置过温保护(OTP)保护三应用范围：AC/DCLED照明驱动应用65W以下适配器四、典型应用图一五、系统设计LD7830的典型应用为反激拓扑结构，。
5.1我们首先介绍LD7830的反激工作原理，假设交流输入电压波形是理想正弦波，整流桥也是理想的，则整流后输入电压瞬时值Vin(t)可表示为：其中VPK为交流输入电压峰值，VPK=√2×VRMS,Vrms为交流输入电压有效值，FL 为交流输入电压频率。
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 。
单级PFC室内LED驱动电源研究与设计
单级PFC室内LED驱动电源研究与设计单级PFC室内LED驱动电源研究与设计摘要：随着LED照明技术的快速发展，LED作为新一代照明光源已广泛应用于室内照明领域。
为了高效、稳定地驱动LED灯，研究和设计可靠的LED驱动电源至关重要。
本文针对室内LED照明应用，重点研究并设计了一种单级功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）的驱动电源。
1. 引言近年来，随着环境保护和能源危机的日益凸显，LED照明技术作为高效、节能的照明解决方案受到了越来越多的关注。
相比传统的白炽灯、荧光灯等，LED具有寿命长、节能环保、光效高等优势。
然而，要实现LED的高效工作，稳定可靠的驱动电源是必不可少的。
2. 单级PFC驱动电源的原理及特点传统的LED驱动电源多采用两级结构，包括整流和电流调节两个部分。
但是这种方案存在着效率低、功率因数低等问题。
而单级PFC驱动电源则可以解决这些问题，提高LED的工作效率和稳定性。
单级PFC驱动电源主要由整流电路、滤波电路、功率因数矫正电路、变压器和输出稳压电路等组成。
其中，整流电路将交流电转化为直流电，滤波电路使电源输出电流更加平稳，功率因数矫正电路通过对输入电流进行控制，实现功率因数校正。
而变压器则起到传递电能和隔离的作用，最后通过输出稳压电路输出适合LED工作的电压和电流。
3. 设计思路与方案为了满足室内LED照明的实际需求，本文采取了以下设计思路与方案：3.1 设计输入参数：根据LED的工作电压和电流要求，确定输入电压和电流的范围。
3.2 选择元器件：根据设计输入参数，选择合适的整流器、滤波电容、功率因数矫正电路等元器件。
3.3 搭建电路原型：按照设计方案，搭建起试验电路原型，进行实际测试和验证。
3.4 电路调试与优化：根据测试和验证结果，对驱动电源电路进行调试和优化，提高驱动电源的性能和稳定性。
4. 实验结果与分析通过实验测试和数据分析，本文得到了以下实验结果与分析： 4.1 输出稳定性：在满足LED工作要求的情况下，输出电压和电流稳定，能够确保LED的正常工作。
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。
。
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。
一款单端PFC反激LED驱动电源的设计与热分析开题报告
一款单端PFC反激LED驱动电源的设计与热分析开
题报告
一、选题背景
随着LED照明技术的迅速发展，LED照明灯具已被广泛应用于市政
工程、室内照明和汽车照明等领域。
然而，LED驱动电源的设计和制造
是LED应用的关键和难点。
传统的电源设计通常采用开关电源来驱动
LED灯具，但是这种设计存在一些缺点，如体积大、故障率高、寿命短等。
因此，单端PFC反激LED驱动电源逐渐被广泛关注和研究。
二、研究目的
本文的研究目的是设计一款高效的单端PFC反激LED驱动电源，并进行热分析，探究电源的热设计和散热技术。
三、研究内容
1. 单端PFC反激LED驱动电源的工作原理和电路设计
2. 使用Altium Designer软件对电源进行电路仿真和PCB设计
3. 使用FloTHERM热仿真软件对电源进行热仿真分析
4. 采用散热器对电源进行热设计和散热测试
四、研究意义
本文的研究成果能够为单端PFC反激LED驱动电源的设计和制造提供一定的参考和指导，同时也能为LED照明技术的发展做出一定的贡献。
五、研究方法
通过文献综述、电路设计、电路仿真和热仿真分析等方法，对单端PFC反激LED驱动电源的设计和热分析进行研究和探讨。
六、论文结构
第一章：绪论
第二章：单端PFC反激LED驱动电源的工作原理和电路设计第三章：电路仿真和PCB设计
第四章：热仿真分析
第五章：热设计和散热测试
第六章：结论与展望
参考文献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LED照明电源单级PFC高频变压器设计
•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PFC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：176~265Vac 50/60Hz
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
Po：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）=12280 mmm
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=0.39 A
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
=482.55 uH
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。