两级有源PFC经过多年大量的研究相对来说比较成熟,由两个互相独立的DC/DC变换器来实现,PFC级DC/DC变换器实现输入电流的整形,DC/DC级变换器则实现输出电压的调节,因此控制较单级有源PFC简单。两级有源PFC的功率因数更高,可达0.99以上,THD一般小于5%,但是变换电路中至少含两个开关管和两套控制电路,增加了成本和复杂性。
两级有源PFC电路解决了单级有源PFC无法解决的问题,常用于满足LED驱动电源更高功率因数的需求、各种调光器兼容性的需求和大功率LED的驱动需求等。
一种常用的两级有源PFC电路如图5-14所示,前一级用Boost有源PFC电路来实现电网侧功率因数的校正,后一级用Flyback变换电路来实现输出负载LED的恒流驱动[5]。以此为代表的两级有源PFC电路的恒流驱动结合数字控制,基本上可以兼容全球98%的各种调光器,不出现闪烁,并能连续调光至1%的亮度。
另一种常用的两级有源PFC电路如图5-15所示,前一级用Boost有源PFC电路来实现电网侧功率因数的校正,后一级用谐振LLC变换电路来实现输出负载LED的恒流驱动[5]。对于大功率LED驱动电源,单级功率变换给磁性器件和开关管带来很大压力,而且很难实现效率、体积和成本的优化,因此常用两级电路。谐振LLC电路由于元器件少、效率高、电气应力和噪声低等优点被大功率LED驱动广泛采用。
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图5-14 Boost有源PFC级联Flyback恒流驱动电路
图5-15 Boost有源PFC级联谐振LLC恒流驱动电路
谐振LLC变换电路的高效率是因为电路中的开关器件工作在零电压或零电流开关状态,使得开关损耗比较小。谐振电感可以直接利用变压器的漏感,进一步提高变换效率。软开关工作模式还可以避免二极管反向恢复引起的尖峰电流和噪声,进一步减轻EMI压力。对于谐振LLC变换电路的工作原理和电路设计,请参考第3章谐振LLC变换电路部分。
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