单级PFC反激式LED净化灯驱动电源设计

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。

电路的输入电容的容量很小(即交流输入市电整流输出滤波电容容量很小)，因此APFC电路的输入电压最大值很接近于交流输入市电电压整流后输出电压的峰值。该电路的主要优点是它的高功率因数(一般大于0.92)，可以很好地满足有关EMC和THD的技术要求，特别是在宽交流市电输入电压范围的应用场合更是如此。在输出重负载的应用场合，该电路可以得到较高的工作效率，一般工作效率接近90%，工作于电流临界导通工作模式可以使APFC功率开关管MOSFET的导通损耗比较小，有利于减少散热器的体积。

图中C1上的电压为经过桥式整流后的电压，Rs1采样流过MOS管的电流，进行逐周期限电流控制，使MOS管的电流峰值不至于太大，确保负载短路时变压器不发生磁饱和。利用辅助绕组完成变压器一次绕组的电流过零检测(APFC变压器去磁)，控制功率开关管Q2重新开始下一个开关导通工作周期的工作，FAN7527B的Idet引脚外接的电阻R4阻值在几十千欧的范围内，使电路工作于“准零电压导通”的工作方式。R4电阻值取值和变压器的一次绕组的电感量和功率开关管MOSFET的输出电容有关，具体电阻值可以通过实验来确定，本电路中取值为33K。Rs2采样负载LED电流信号，R7、R8构成分压网络对LED上的电压进行采样。Rs2采样LED上的电流与TM101上的基准信号CVin进行比较，经误差经放大器对输出进行恒流控制，LED净化灯的亮度和流过LED的电流大小基本成正比的，只要控制流过LED的电流大小就可以调节LED的亮度。R7、R8采样LED上的电压与TM101上的基准信号CVin进行比较，经误差放大器对输出电压控制，送入TM101的这两路信号相“与”后通过光耦送入控制芯片FAN75 27B的误差放大器进入乘法器。乘法器另一路是通过R13、R19、R23和R27采样经全波整流后的市电信号，这两路信号的乘积就是乘法器输出，该输出信号使得电感电流跟踪乘法器的输出波形信号，产生的PWM脉冲控制MOS管Q1的开关，实现对负载电流和输入电流的控制，完成LED实现对LED的恒流限压控制和输入功率因数的校正。

2 变压器参数计算　　

变压器是电源的核心器件之一，变压器性能的好坏不仅影响变压器自身发热和效率，而且还会影响到开关电源的技术性能和可靠性，所以在设计制作时，对磁芯材料的选择，磁芯与线圈的结构，绕制工艺等都要周密考虑。　　

设计参数：①fs=80-120kHz，Bs=0.2T，D=0.45;②AP=Ae×Aw=1.82cm4;③输入输出电压：Vin=176～264VAC;Vout=176～264VAC;=36V;④输出电流：Io=3.8A，⑥电路形式：反激式，变压器选用PC40 PQ32/25磁芯。　　

(1)变压器的参数计算　　

变压器的设计输出能力

其中，电流密度δ=300A/cm2，输出功率PT=136W，窗口占空系数Kw=0.4。　　

变压器的实际输出能力AP=Ae×Aw=0.55cm4，磁芯满足设计要求。　　

(2)计算初、次级的峰值电流

(3)计算初级电感量及气隙长度

初级电感量

气隙长度(mm)

其中△B为磁通密度的变化量，△B=0.805BS+125GS=1730GS-0.173T，其中单位为mT。