基于CRD具有高功率因数的LED总成驱动电路设计

戴初举+罗文平+林玉霓

摘 要：文章对传统LED驱动特性进行简述，针对其缺点，设计一种利用CRD驱动LED新型电路方案，该方案具备更高功率因数。并克服了开关电源的电磁干扰、生产复杂等缺点，极大消除了LED的频闪，保持较高功效的同时，提高了功率因素（PF）。

关键词：开关电源；CRD；LED；功率因数；频闪

中图分类号：TN364+.2 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0109-02

引言

随国民经济对能源需求的扩大，绿色节能成时代主题。但因开关电源电磁干扰，寿命等问题，LED照明普及阻力重重。且PF值相对低，提高PF值将降低功效，成本高企。本文提出去电源化，基于CRD驱动LED方法。该方法有极高转换效率，但增加功率同时降低PF值，因此设计一种提高PF值的方法。

1 LED特性

LED是二极管的特例，其伏安特性符合式

其中I（S）为反向饱和电流UT=kT/q，k为波尔茨常数，T为热力学温度；q为电子电量。

由上式可知LED是负温度系数器件，由于二极管的温度升高，电流也上升，因此温度是LED寿命的关键因素，限定电流来阻止该循环。

2 驱动方法

根据LED的导通电压VLED，当电压小于阀值电压时，LED截止，电流为0，不工作，因此整流后有100Hz频闪效应。添电容平压，使LED时域上的截止时间减少，从而降频闪。

2.1 采用开关电源驱动LED方案

开关电源较为复杂。交流电压经整流滤波成直流文波，再经高频变换转成所需电压值，最后整流滤波为所需要的平直流电压。调整高频开关管的开关来反馈控制脉宽调制，以达到稳定输出。

当开关管断开时往往会产生瞬间浪涌电流，从而损坏灯珠或者控制芯片。且电路复杂，成本高，装配复杂。但开关电源在产业链在LED行业仍有重要地位。

2.2 基于CRD的直接驱动LED方式

LED工作需在允许电压和电流范围内。即必须服从稳压恒流特性。因此输入电压波动时，驱动电路须含恒流元件，且恒流电压较宽。而CRD正具备这些特点。

2.2.1 恒流二极管的特性

CRD是一种基础电子器件，具有单向导通性，且开启电压极小，适合电压波动下保持恒流。

2.2.2 基于CRD直接驱动式LED电路

220V经整流后由CRD对峰电流限定。得到纹波峰值电位为220V。因LED有導通电压，称为导通阀，所以电流导通角小于电压[1]。

经过CRD直接驱动方式PF值较高，电路简单，但由于驱动LED的是纹波电流，其平均功率并不能达到每颗灯珠的额定功率。因此该方法驱动点亮要达到要求的功率，须使用更多的LED[2]。

2.2.3 配合滤波电容的CRD驱动

为克服2.2.2所提缺点，利用电容的储能性质补偿电流的导通角，提高平均功率同时减弱频闪。

在电压低于导通阀时由电容供电，拓宽了电流导通角，但电路呈容性，降低了PF值。该电路及实际波形及测量值如图1及表1[1]。

2.2.4 基于电容补偿导通角进行功率因数提高的电路设计

如2.2.3中所提PF值较低的缺点，设计一种功率因数提高方案，设计电路如图2。

图2电路设计由LED组成整流桥，当Vac

当Vac≥VLED时，通过R-CRD对LED供电，同时也对C进行充电，LED导通。此后，当Vac电压处于回落过程时， C-D2-CRD对LED供电。同时为了防止R-CRD倒流，使用D2阻断。

当交流电经整流后对滤波电容进行瞬间充电，为了抑制高次谐波，使用CRD对C进行平滑充电。TVS保护高压对CRD损坏可能造成的损坏。

当Vac在导通角之外时，C-CRD成为LED的驱动源。实际测量的电流波形图3及表2。

由表2可知，随着电容的增大，PF值反而有所减小，因为电路容性再次增强。从对比图1与图3、表1与表2可知，电流导通角拓宽，PF值得到明显的提升并且波形畸变得到抑制。提升后的PF值适合绝大多数的情况下对用电设备的要求。

3 结束语

LED照明的电路设计应遵循简单易用原则，再次基础上以较小的代价提高功率因数。本文设计基于CRD驱动LED的电路设计，摒弃了传统开关电源的结构，同时提高了功率因数。该设计对LED节能灯的普及有着积极的推动作用。

参考文献：

[1]杨炎祥，戴初举，周骅，等.基于CRD的新型LED驱动电路及其功率因数补偿方法[J].照明工程学报，2015（5）：96-99.

[2]杨永栋，刘桥，周骅.新型交流LED照明方法[J].照明工程学报，2012（5）：85-88.

[3]周骅，刘桥.基于恒电流二极管的LED驱动电路设计[J].贵州大学学报（自然科学版），2011（6）：87-90.

[4]马存云.几款市电供电的低成本LED驱动电路[J].光源与照明，2007（4）：19-21.