新型充电泵高功率因数电子镇流器

时考虑到前面的约定，ω0≈(2/3)ωs，取VB=1.2Vi,p，RL=V02/P0，η取为85％，并令a=ωst0，则式（6）可简化为Cr=（7）

在额定的输入电压和工作频率下，对于某一负载P0，其V0也是一定的，所以式（7）表示Cr随a的变化特性，表1给出a变化时Cr的取值情况，此表是在fs=42kHz，Vi=220V（即Vi,p=310V），P0=40W(V0=106V)时得出的。

表1Cr随a变化时的取值情况α/°6768707274767880
Cr/nF3.45.79.312.4162024.931.5
根据电路工作原理，Cr值不宜选太大，否则Cr中高频电流较大，造成ir电流加大，必然使功率管电流加大，损耗也就加大。Cr选定后，根据式（5）中ωp=可计算出Lr值。

由以上方法计算出的参数还需要在实践中作出进一步调整，以使输入端功率因数和灯电流波峰系数都得到比较满意的结果。

4控制电路原理简介

为了达到减小灯电流波峰系数和输出恒功率的目的，在控制电路中采用了灯电流反馈及调频的控制方法，原理图如图4所示。

4?1控制与调节过程

电流互感器CT检测出灯电流信号，通过D1、C1、R2对取样信号进行包络检波，去除高频成分后，再送到积分误差放大器A1的反相端与基准信号Vref比较。若由于某种原因，使灯电流加大，误差放大器A1的反相端信号加大，A1输出端输出电平减低，经反向放大后，输出电平加大，使压控振荡器VCO输出频率提高，Lr感抗增加，灯电流下降。通过此调节过程，保持了灯电流的平稳，使灯电流的波峰系数下降，同时也实现了恒功率输出的目的。

4?2起动过程

起动电路由D2、D3、C3、R5构成，开机时，由于灯电流为零，经取样后A1反向端为低电平，A2输出端也为低电平。开机瞬间，C3两端电压为零，D2截止，D3导通，VCO输入为高电平，VCO输出频率较

图5仿真波形

(a)输入端电流与电压波形

电压：80V/div电流：0.1A/div横轴：5ms/div

(b)灯电流波形纵轴：0.2A/div横轴：5ms/div

(c)功率管漏极电流波形纵轴：0.2A/div横轴：10μs/div

图6实验波形

高，使LrCr支路失谐，随着C3被Vcc充电，VCO输入电压从Vcc值逐渐下降，VCO输入频率也随着下降。由于LrCr支路处于失谐状态，灯管两端电压达不到开启电平使灯点亮，而是给灯丝预热，当VCO输出频率下降到使灯被点燃时，灯电流加大，取样信号也加大，经积分误差反相放大后，使D2导通，D3截止，起动过程结束。

4?3调光

由于采用了电流闭环控制系统，积分误差放大器的基准实际上是电流基准，它决定了稳态灯电流的大小，当调节这个基准信号时，会改变灯功率，实现调光。

本控制电路的辅助电源是用Lx电感的高频能量一部分经整流稳压后提供的。

5仿真和实验结果

已知灯参数，P0=40W，V0=106V[2]，开关频率设定为42kHz，取η=85％，Vi=220V，根据以上设计方法计算出下列参数：Cin=12nF，Lx=2.8mH，选Cr=10nF，计算得Lr=1.7mH

主电路仿真波形如图5所示。图中V(10)－V(6)为Vcin波形，I(dy)为流过二极管Dy的电流波形，I(rel)为功率管漏极电流波形，I(Lx)为电网入端电流波形，运用pspice中的付里叶分析，输入端电流总谐波失真为8.51％。

实验波形如图6所示。图中输入端电流与输入端电压同相且非常接近正弦，达到了高功率因数的目的。而灯电流波形包络比较平坦，达到了较低波峰系数。由于功率开关S1、S2具有软开关开通特性，并且功率管峰值电流小，所以电路效率较高，实验中功率器件无需散热器且温升很低。

6结语

通过分析、仿真与实验证实此电路具有高功率因数、恒功率、低波峰系数、高效率的优点，并且成本低。该电路可工作于较大功率，如双灯电路，但是，在调试中也发现，该电路参数相互影响较大，参数调节比较复杂。

参考文献

[1]JinrongQian,F.CLee.ChargePumpPower?Factor?Correction

TechnologiesPartⅡ[J].IEEETrans.OnPowerElectronics,2000,15(1):129－139.

[2]毛兴武,祝大卫.电子镇流器原理与制作[M].北京：人

民邮电出版社,1999.