符合“能源之星”固态照明标准的离线型LED驱动器GreenPoint参考设计

　　随着高亮度发光二极管(HB-LED)在光输出、能效及成本方面的全面改善，同时结合小巧、低压工作及环保等众多优势，LED照明(也称固态照明(SSL))正在掀起一场照明革命。而在节能环保的趋势下，LED照明自然也成为众多规范机构所瞄准的目标。如美国能源部“能源之星”项目的1.1版固态照明标准自2009年2月开始生效，中国的中国标准化研究院也在牵头携手相关机构，准备在2010年发布中国版本的LED照明能效标准。

　　就“能源之星”的新版固态照明标准而言，这标准的一项重要特点是要求多种住宅照明产品的功率因数最低要达到0.7，其中的一些典型产品有便携式台灯、橱柜灯及户外走廊灯等。这类LED照明应用的功率一般在1到12 W间，属于低功率应用。这类低功率应用最适宜的电源拓扑结构是隔离型反激拓扑结构。不利的是，现有用于设计这些电源的标准设计技术通常使得功率因数(PF)仅在0.5至0.6的范围。本文将分析现有设计功率因数低的原因，探讨改善功率因数的技术及解决方案，介绍相关设计过程及分享测试部分数据，显示这参考设计如何轻松符合“能源之星”固态照明规范对住宅LED照明应用功率因数的要求。

　　设计背景

　　典型离线反激电源转换器在开关稳压器前面采用全波桥整流器及大电容，选择这种配置的原因是每2个线路周期内线路功率降低，直到零，然后上升至下一个峰值。大电容作为储能元件，填补相应所缺失的功率，为开关稳压器提供更加恒定的输入，维持电能流向负载。这种配置的功率利用率或输入线路波形的功率因数较低。线路电流在接近电压波形峰值的大幅度窄脉冲处消耗，引入了干扰性的高频谐波。

　　业界有关无源(Passive)功率因数校正(PFC)的方案众多，这些方案通常都使用较多的额外元器件，其中的一种方案就是谷底填谷(valley-fill)整流器，其中采用的电解电容和二极管组合增大了线路频率导通角，从而改善功率因数。实际上，这个过程利用高线路电压以低电流给串联电容充电，然后在较低电压时以较大电流让电容放电给开关稳压器。典型应用使用2个电容和3个二极管，而要进一步增强功率因数性能，则使用3颗电容和6个二极管。

图1：典型填谷电路。

　　虽然填谷整流器提高了线路电流的利用率，但并未给开关稳压器提供恒定的输入。提供给负载的功率会有较大纹波，达线路电源频率的2倍。需要指出的是，仍然需要4个二极管来对线路电源整流，使这种方案所用的二极管数量达到7个或10个。这些二极管及多个电解电容增加了方案成本，降低了可靠性，并占用了可观的电路板面积。

　　另外一种方案是在反激转换器前采用有源(Active) PFC段，如NCP1607B。这种方案提供典型性能高于0.98的优异功率因数，但增加了元件数量、降低了效率及增加了复杂性，最适用的功率电平远高于本应用的功率电平。