LED电源总谐波失真（THD）分析及对策

作者：时间：2012-07-25 来源：网络收藏

4.降低THD的措施

随着开关电源类电子产品的应用普及，国际电工委员会制定了 IEC61000-3-2、欧盟制定了 EN60555-2 和我国制定了 GB17625.1-2003 等法规，对用电设备的电压、电流波形失真作出了具体限制和规定。目前这些法规也适用于LED灯具及LED驱动电源。对于输入有功功率大于 25W 的LED照明灯具，谐波电流不应超过表 2 限值。

表 2. C 类设备的限值

对于输入有功功率不大于 25W 的 LED 照明灯具，规定符合如下的其中一项：

a.谐波电流不应超过表 3 的第 2 栏中与功率相关的限值;

表3 D类设备的限制

b. 用基波电流百分数表示的 3 次谐波电流不应超过 86%,5 次谐波不超过 61%;而且，假设基波电压过零点为 0°，输入电流波形应是 60°或之前开始流通，65°或之前有最后一个峰值(如果在半个周期内有几个峰值) ,在 90°前不应停止流通。

图 1 所示的 LED 驱动电源的输入功率为 8.8W,根据表 3 第 2 栏的限值，THD显然超标。一个好的 LED 驱动电源，不仅需要高功率因数 PF,而且还要实现低THD,使奇次谐波含量不超过标准规定值。

但有的电源设计者，为了片面强调高 PF 而将滤波电容值减小，其结果是桥式整流器的导通角增加，PF 增大，但桥式整流器输出的脉动直流电压导致电路的峰值电流极高，使电源变换器的功率管等损耗剧增，很容易损坏功率管、高频变压器、高频输出整流管元件。

目前，性能比较优良的 LED 驱动电源，均采用了有源功率因数校正(Advantage Power Factor Correetion)APFC 电路，图 7 是一种常用的临界导通模式(TCM)的单级 PFC 反激式电源变换器示意图。

图7

这种电路能使输入电流即电感电流的波形(见图 8)与整流二极管输出的脉动电压波形保持一致的特点，不存在整流二极管导通角的影响，因此输入电流与输入电压的具有相同相位，如图 9 所示。

图8

图9

这种电路的功率因数 PF 与总谐波失真THD 的关系如下：

该电路通常可以做到 PF≥0.96、THD≤30%,甚至可以使 PF 值接近于 1,输入电流失真系数 K=I1 / Irms≤3,THD≤10%. 图 10 的输入电路是一种通用的填谷式的无源功率因数控制(PPFC)电路，对于输入功率较小的 LED 驱动电源采用此电路，有成本低、线路简单等优点。其功率因数可在 0.85-0.9, 但谐波含量往往会超过符合规定。