电力电子技术

ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ

第４１卷第４期２００７年４月Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４Ａｐｒｉｌ，２００７

１

引言

大功率发光二极管(简称ＬＥＤ)的发光效率高，

体积小，１０万小时寿命，

使用安全，是照明的理想光源。在许多场合，它取代传统光源只是一个时间问题。但是，由于ＬＥＤ的特性，其供电电源的功率因数及效率一直较低，因而成为阻碍ＬＥＤ照明工程化应用推广的一个因素。

２大功率ＬＥＤ的特性

以ＬＬ－ＨＰ６０ＥＷ为例，大功率ＬＥＤ的伏安特性模型可表示为：ＵＦ＝ＵＴ＋ＲｓＩＦ＋ＴＶ(Ｔ－２５)(１)

式中ＵＴ———ＬＥＤ的启动电压，ＵＴ＝３．１Ｖ

Ｒｓ———ＬＥＤ的通态电阻，Ｒｓ＝１．１ΩＴ——

—环境温度ＴＶ———ＬＥＤ正向电压的温度系数，ＴＶ＝２ｍＶ／℃

由于单个ＬＥＤ的功率较小，一般多个串联使用。用２０个参数一致的ＬＥＤ串联为ＬＥＤ列，其静态电阻为２００Ω，动态电阻为２２Ω。从ＬＥＤ的模型看，在ＬＥＤ正向导通后其正向电压的细小变动将引起ＬＥＤ电流的很大变化，并且环境温度等因素也将影响ＬＥＤ的电气性能。然而，ＬＥＤ的光输出直接与

ＬＥＤ的电流相关，

所以ＬＥＤ的驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动时应能控制ＬＥＤ电流

的大小，否则，ＬＥＤ的光输出将随输入电压和温度等因素的变化而变化，并且，若ＬＥＤ电流失控，ＬＥＤ长期工作在大电流下将影响ＬＥＤ的可靠性和寿命。

由于不可控整流电源没有功率因数校正ＰＦＣ装置，或采用串联电感的无源ＰＦＣ，所以电流的总谐

波失真ＴＨＤ较大，

功率因数很低，难以满足要求。为此提出了可控整流电源，其主电路拓扑选择能够满足ＬＥＤ负载的电气特性和低成本、高效率的结构。

３

整流电路结构与控制原理

图１示出电源主电路原理。它由整流桥、Ｂｏｏｓｔ型ＰＦＣ电路、Ｂｕｃｋ型ＰＷＭ直流变换电路、负载和检测环节组成。

当功率ＭＯＳＦＥＴ管ＶＱ１触发导通时，由电源电

压ｕＳ，ＶＱ１、电感ＬＢＳＴ形成回路，向ＬＢＳＴ充电储能，ＶＤ１截止；当ＶＱ１截止时，ｕＳ，ＬＢＳＴ，ＶＤ１、滤波电容ＣＢＳＴ形成回路，ＬＢＳＴ储能向ＣＢＳＴ释放，并向Ｂｕｃｋ电路供电。当ＶＱ２触发导通时，ＣＢＳＴ通过ＶＱ２、

电感ＬＢＫ形成回路，向ＬＢＫ充电储能，并向ＬＥＤ负载供电，ＶＤ２截止；

当ＶＱ２大功率ＬＥＤ照明电源研究及基于Ｍａｔｌａｂ的仿真

李为民

(宝鸡文理学院，陕西宝鸡７２１００７)

摘要：提出了一种使用市电的大功率ＬＥＤ照明整流电源的电路方案。在Ｍａｔｌａｂ环境下，对该电路进行了辅助分

析和仿真实验；完成了５０Ｗ实验装置。实验结果表明，该电源具有较高的功率因数和效率；并且电路简单、可靠，易于调整，适合用于不同的ＬＥＤ特性和连接方式。在Ｍａｔｌａｂ环境下对该电路进行仿真，其结果与在实验装置上的实验结果符合得很好。

关键词：电源；照明；功率因数中图分类号：ＴＭ４６１

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－１００Ｘ(２００７)０４－００７４－０３

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｉｇｈＰｏｗｅｒＬＥＤＬｉｇｈｔｉｎｇＳｏｕｒｃｅａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＭａｔｌａｂ

ＬＩＷｅｉ－ｍｉｎ

(ＢａｏｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｒｔｓ＆Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂａｏｊｉ７２１００７，Ｃｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎＡＣ／ＤＣｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｈｉｇｈｐｏｗｅｒｌｉｇｈｔｉｎｇＬＥＤｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｃｉｒｃｕｉｔｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎＭａｔｌａｂｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄａ５０Ｗｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｉｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｇａｉｎｓｈｉｇｈｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ(ＰＦ)ａｎｄｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｆａｉｒｌｙｓｉｍｐｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄｃａｐａｂｌｅｏｆａｄａｐｔａｔｉｏｎｔｏｖａｒｉｏｕｓＬＥＤｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｗｉｒｉｎｇｔｏｐｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｉｄｅｄｂｙＭａｔｌａｂａｒｅｉｎａｃｃｏｒｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｌｉｇｈｔｉｎｇ；ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ

定稿日期：２００６－０９－０１

作者简介：李为民(１９６８－)，男，陕西宝鸡人，讲师。研究

方向为电力电子及电力传动与控制。

图１

电源主电路原理

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