基于二次型Buck PFC變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源

閻鐵生 許建平 曹太強(qiáng) 劉雪山 高 旭 周?chē)?guó)華

基于二次型Buck PFC變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源

閻鐵生1許建平2曹太強(qiáng)1劉雪山2高 旭2周?chē)?guó)華2

（1.西華大學(xué)電氣與電子信息學(xué)院，四川省 成都市 610039；2.磁浮技術(shù)與磁浮列車(chē)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川省 成都市 610031）

提出了一種基于二次型Buck功率因數(shù)校正 (power factor correction，PFC) 變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源，分析了其工作原理和工作特性。它由共用一個(gè)開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)Buck變換器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，其中前級(jí)Buck變換器實(shí)現(xiàn)PFC功能，后級(jí)Buck變換器調(diào)節(jié)LED電流。該電源無(wú)需使用高降壓比的變壓器也可以驅(qū)動(dòng)低正向?qū)妷旱腖ED，它只使用一個(gè)控制器不僅實(shí)現(xiàn)了PFC功能，而且極大的降低了流過(guò)LED的二倍工頻電流紋波，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頻閃。最后通過(guò)7W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)驗(yàn)證了理論分析的正確性。

LED驅(qū)動(dòng)電源 二次型Buck變換器 功率因數(shù)校正 無(wú)頻閃

1 引言

發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）與傳統(tǒng)照明相比，具有效率高，壽命長(zhǎng)，無(wú)污染，重量輕，體積小等優(yōu)點(diǎn)。隨著單個(gè)LED發(fā)光效率的不斷提高，使LED照明具有廣泛的應(yīng)用前景[1-3]。

為了滿足國(guó)際諧波標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-2對(duì)照明電源注入電網(wǎng)的各次諧波電流的限制要求，LED驅(qū)動(dòng)電源在調(diào)節(jié)輸出電流的同時(shí)，需要具有功率因數(shù)校正（power factor correction，PFC）功能[4-6]。

采用反激、Buck、SEPIC和Buck-Boost等單級(jí)PFC變換器作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源，都可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)PFC和調(diào)節(jié)輸出電流。單級(jí)PFC變換器的輸出能量?jī)H經(jīng)過(guò)一級(jí)功率變換，具有轉(zhuǎn)換效率高、成本低、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[7-9]，但是由于脈動(dòng)的瞬態(tài)輸入功率與恒定的輸出功率之間的不平衡，導(dǎo)致其輸出電壓和輸出電流具有較大的二倍工頻紋波[10-12]，使LED在50Hz交流電源輸入下存在100Hz的頻閃，長(zhǎng)期工作于有頻閃的光源下，會(huì)產(chǎn)生用眼疲勞現(xiàn)象[13]。為了消除LED的頻閃，通常采用兩級(jí)功率變換PFC變換器，傳統(tǒng)兩級(jí)功率變換的LED驅(qū)動(dòng)電源的前級(jí)通常采用Boost、Buck-Boost和Buck等拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)PFC功能，后級(jí)級(jí)聯(lián)DC-DC變換器，恒定LED電流[14-15]。采用兩級(jí)功率變換PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源，輸出能量經(jīng)過(guò)了兩級(jí)功率變換，效率低和成本高制約了其在LED驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用[16]。與傳統(tǒng)兩級(jí)功率變換PFC變換器相比，Boost-Flyback和IBFC等單級(jí)單開(kāi)關(guān)PFC變換器具有控制簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)[17-18]，但是它們需要使用高降壓比的變壓器才可以驅(qū)動(dòng)低正向?qū)妷旱腖ED。

本文提出了一種基于二次型Buck PFC變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源。它由共用一個(gè)開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)Buck變換器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，其中前級(jí)Buck變換器實(shí)現(xiàn)PFC功能，后級(jí)Buck變換器調(diào)節(jié)LED電流。該電源無(wú)需使用高降壓比的變壓器也可以驅(qū)動(dòng)低正向?qū)妷旱腖ED，它只使用一個(gè)控制器不僅實(shí)現(xiàn)了PFC功能，而且極大的降低了流過(guò)LED的二倍工頻電流紋波，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頻閃。本文分析了基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源工作原理和工作特性，最后通過(guò)一臺(tái)7 W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)對(duì)理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

2 基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的工作原理

如圖1所示為基于二次型Buck PFC變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源的電路框圖，它由整流橋D1、輸入濾波電感Lf、輸入濾波電容Cf和共用了一個(gè)開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)級(jí)聯(lián)的Buck變換器構(gòu)成，其中前級(jí)Buck PFC變換器由開(kāi)關(guān)管Q1、電感L1、二極管D3、D4和中間儲(chǔ)能電容C1構(gòu)成，后級(jí)Buck DC-DC變換器由開(kāi)關(guān)管Q1、電感L2、二極管D2、D5和輸出電容C2構(gòu)成。中間儲(chǔ)能電容C1既是前級(jí)Buck PFC變換器的輸出電容，又給后級(jí)Buck DC-DC變換器提供能量，它可以平衡脈動(dòng)的前級(jí)Buck PFC變換器的瞬態(tài)輸入功率與恒定的后級(jí)Buck DC-DC變換器的輸出功率，因此基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源可以極大的降低流過(guò)LED的二倍工頻電流紋波。工作在斷續(xù)導(dǎo)電模式（discontinuous conduction mode，DCM）下的Buck變換器無(wú)需使用復(fù)雜的控制電路，可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正[18]，因此前級(jí)Buck PFC變換器工作在DCM模式；工作在臨界連續(xù)模式（critical conduction mode，CRM）的Buck變換器效率高[9]，因此后級(jí)Buck DC-DC變換器工作在CRM模式。

圖1 基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的電路框圖Fig.1 Block diagram of LED driving circuit based on quadratic buck PFC converter

基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的控制電路由電流采樣電阻RS、過(guò)零檢測(cè)、運(yùn)算放大器EA、比較器CMP、鋸齒波發(fā)生器、RS觸發(fā)器等元件構(gòu)成。由于流過(guò)電感L2的平均電流與LED電流相等，電流采樣電阻RS與電感L2串聯(lián)，因此通過(guò)控制RS兩端的電壓可以調(diào)節(jié)LED電流。為了方便驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管Q1和采樣RS兩端的電壓，采用電阻RS與電感L2的連接點(diǎn)作為控制電路的參考地。

在本文中，為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè):

1）所有的開(kāi)關(guān)管、二極管、電感和電容均為理想元件。

2）開(kāi)關(guān)頻率fS遠(yuǎn)大于電網(wǎng)頻率f。

在半個(gè)工頻周期內(nèi)，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的主要波形如圖2所示，它的所有工作模態(tài)的等效電路如圖3所示。在半個(gè)工頻周期內(nèi)，它的工作模式可以分為三個(gè)不同的階段:階段A、階段B和階段C。

2.1階段A

當(dāng)整流后的輸入電壓uRec(t)≤UB時(shí)，二次型Buck PFC變換器工作在階段A。階段A有兩種工作模態(tài):模態(tài)I和模態(tài)V。

模態(tài)I:由圖3（a）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，中間儲(chǔ)能電容C1給電感L2和負(fù)載LED供電，電感電流iL2線性上升，二極管D2導(dǎo)通，二極管D3、D4和D5承受反向電壓關(guān)斷。由于電流采樣電阻RS的電壓遠(yuǎn)小于中間儲(chǔ)能電容的電壓UB和輸出電壓UO，因此在該模態(tài)，電感電流iL2的上升斜率為

圖2 基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的主要波形Fig.2 Main waveforms of LED driving circuit based on quadratic buck PFC converter

圖3 基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的不同工作模態(tài)的等效電路Fig.3 Equivalent circuit at different operational intervals of LED driving circuit based on quadratic buck PFC converter

模態(tài)V:由圖3（e）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，二極管D5導(dǎo)通，電感L2通過(guò)二極管D5向輸出電容C2和負(fù)載LED放電，電感電流iL2線性下降，二極管D2、D3和D4承受反向電壓關(guān)斷。當(dāng)電感電流iL2下降到

零時(shí)，模態(tài)V結(jié)束，變換器再次進(jìn)入模態(tài)I。在模態(tài)V，電感電流iL2的下降斜率為

2.2階段B

當(dāng)整流后的輸入電壓uRec(t)＞UB，且iL1＜iL2時(shí)，二次型Buck PFC變換器工作在階段B。階段B有三種工作模態(tài):模態(tài)II、模態(tài)IV和模態(tài)V。

模態(tài)II:由圖3（b）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，交流輸入電源和中間儲(chǔ)能電容C1共同給電感L2和負(fù)載LED供電，交流輸入電源同時(shí)給電感L1充電，電感電流iL1和iL2線性上升，二極管D2導(dǎo)通，二極管D3、D4和D5承受反向電壓關(guān)斷。在模態(tài)II，電感電流iL2的上升斜率與式（1）相同，電感電流iL1的上升斜率為

式中，UM是輸入正弦波電壓的峰值，ω為工頻的角頻率。

模態(tài)IV:由圖3（d）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變換器工作在模態(tài)IV，二極管D3和D5導(dǎo)通，電感L1通過(guò)二極管D3向中間儲(chǔ)能電容C1放電，電感L2通過(guò)二極管D5向輸出電容C2和負(fù)載LED放電，電感電流iL1和iL2線性下降，二極管D2和D4承受反向電壓關(guān)斷。在模態(tài)IV，電感電流iL2的下降斜率與式（2）相同，電感電流iL1的下降斜率為

當(dāng)電感電流iL1在模態(tài)IV下降到零，變換器進(jìn)入模態(tài)V。其工作原理與階段A中的模態(tài)V相同。當(dāng)電感電流iL2下降到零時(shí)，模態(tài)V結(jié)束，變換器再次進(jìn)入模態(tài)II。

2.3階段C

當(dāng)整流后的輸入電壓uRec(t)＞UB，且iL1＞iL2時(shí)，二次型Buck PFC變換器工作在階段C。階段C有三種工作模態(tài):模態(tài)III、模態(tài)IV和模態(tài)V。

模態(tài)III:由圖3（c）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，交流輸入電源給電感L1、電感L2、中間儲(chǔ)能電容C1和負(fù)載LED供電，二極管D4導(dǎo)通，二極管D2、D3和D5承受反向電壓關(guān)斷。在模態(tài)III，電感電流iL1和iL2的上升斜率為與階段B的模態(tài)II相同。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷后，變換器的工作原理與階段B的模態(tài)IV和模態(tài)V相同。

3 特性分析

3.1電感電流iL1工作在斷續(xù)模式的條件

如圖2所示，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的后級(jí)Buck變換器工作在CRM模式下，電感L2的峰值電流IL2_peak為

式中，IO為基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的輸出電流。

忽略中間儲(chǔ)能電容的電壓紋波，根據(jù)式（1）和（5），開(kāi)關(guān)管Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton為

根據(jù)式（2）和（5），開(kāi)關(guān)管Q1的關(guān)斷時(shí)間Toff為

由于后級(jí)Buck變換器工作在CRM模式下，其開(kāi)關(guān)周期由開(kāi)關(guān)管Q1的導(dǎo)通時(shí)間Ton與關(guān)斷時(shí)間Toff的和組成，即開(kāi)關(guān)周期TS為

當(dāng)uRec(t)＞UB時(shí)，根據(jù)式（3），電感L1的峰值電流iL1_peak(t)為

由式（9）可知，在半個(gè)工頻周期內(nèi)，iL1_peak(t)隨輸入電壓的變化而變化，輸入電壓越高，電感電流iL1峰值越大，電感電流iL1放電時(shí)間越長(zhǎng)，在輸入電壓峰值處，即|sin(ωt)|=1時(shí)，iL1_peak(t)達(dá)到最大，電感電流iL1的放電時(shí)間達(dá)到最長(zhǎng)，此時(shí)，電感電流iL1的放電時(shí)間TDis_L1_Max為

為了使電感電流iL1在輸入電壓峰值點(diǎn)工作在斷續(xù)模式，電感電流iL1的放電時(shí)間TDis_L1_Max應(yīng)該小于開(kāi)關(guān)管Q1的關(guān)斷時(shí)間Toff，則:

將式（7）和式（10）代入式（11），可得電感電流iL1工作在斷續(xù)模式的條件為3.2中間儲(chǔ)能電容C1電壓分析

根據(jù)式（8）和式（9），基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電流iin(t)為

式中，θ=arcsin（UB/UM）。

對(duì)于理想變換器，輸入功率與輸出功率相等，則

將式（6）、式（7）和式（13）代入式（14），可得

式中，KL=L1/L2。

圖4 不同KL對(duì)應(yīng)的UB與輸入電壓有效值Uin,RMS的關(guān)系圖Fig.4 The relation of UBand RMS input voltage Uin,RMSwith different KL

后文選取正向?qū)妷簽?0V的LED作為輸出負(fù)載，根據(jù)式（12）和式（15）可以得到不同KL對(duì)應(yīng)的UB與輸入電壓有效值Uin,rms的關(guān)系圖和電感電流iL1工作模式與UB和輸入電壓Uin,rms的關(guān)系圖，如圖4所示。從圖4可以看出，對(duì)于給定的LED電壓，中間儲(chǔ)能電容C1的電壓UB只與輸入電壓以及電感L1與L2的比值KL有關(guān)，與LED電流無(wú)關(guān)；當(dāng)輸入電壓確定時(shí)，KL越大，則UB越?。划?dāng)KL＜3時(shí)，在輸入交流電壓有效值Uin,rms為100V～240V的范圍內(nèi)，電感電流iL1工作在斷續(xù)模式；當(dāng)KL確定時(shí)，輸入電壓越高，則UB越大。

3.3功率因數(shù)分析

根據(jù)式（13）和式（14）可得，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的功率因數(shù)（power factor, PF）為

式中M1=UB/UM。

根據(jù)式（15）和式（16），可以得到不同KL對(duì)應(yīng)的PF值與輸入電壓有效值Uin,rms的關(guān)系圖，如圖5所示。從圖5可以看出，當(dāng)輸入電壓確定時(shí)，KL越大，則PF值越高；當(dāng)KL＞0.45時(shí)，在輸入交流電壓有效值Uin,rms為100V～240V 的范圍內(nèi)，PF值均大于0.9；當(dāng)KL確定時(shí)，在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)，PF值幾乎保持恒定。

圖5 不同KL對(duì)應(yīng)的PF值與輸入電壓有效值Uin,RMS的關(guān)系圖Fig.5 The relation of PF and RMS input voltage Uin,RMSwith different KL

3.4開(kāi)關(guān)頻率分析

根據(jù)式（6）～式（8）可得，二次型Buck PFC變換器LED驅(qū)動(dòng)電源的開(kāi)關(guān)頻率為

選取LED的平均電流為350mA，KL為1.56，根據(jù)式（15）和式（17），可以得到不同L2對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率與輸入電壓有效值Uin,rms的關(guān)系圖，如圖6所示。從圖6可以看出，當(dāng)輸入電壓確定時(shí)，L2越小，則開(kāi)關(guān)頻率越高；當(dāng)L2確定時(shí)，輸入電壓越高，則開(kāi)關(guān)頻率越高。

圖6 不同L2對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)頻率與輸入電壓有效值Uin,RMS的關(guān)系圖Fig.6 The relation of switching frequency and RMS input voltage Uin,RMSwith different L2

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證理論分析的正確性，對(duì)本文提出的基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)如下:輸入交流電壓有效值Uin,rms范圍為100V～240V，LED的正向?qū)妷簽?0V，LED的平均電流為350mA，C1=47μF，C2=100μF。

根據(jù)圖4和圖5的分析，當(dāng)0.45＜KL＜3時(shí)，電感電流iL1工作在斷續(xù)模式，且PF值大于0.9。當(dāng)輸入電壓確定時(shí)，KL越大，則PF值越高，UB越小，C1電容的耐壓值越低。本文中C1使用耐壓值為160V的電容，為了使UB小于160V，且確保電感電流iL1工作在斷續(xù)模式，選取KL=1.56。

根據(jù)圖6的分析，電感L2的取值越小，開(kāi)關(guān)頻率fs越高，則開(kāi)關(guān)損耗越大；電感L2的取值越大，開(kāi)關(guān)頻率fs越低，則電感L1和L2的體積越大、成本越高。合理地選取電感L2的感量，可將開(kāi)關(guān)頻率控制在合理的范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)小體積、低成本和高效率的LED驅(qū)動(dòng)電源。本文選取L2=320μH，根據(jù)KL=1.56，則L1=500μH。

根據(jù)變換器的電路參數(shù)，輸入交流電壓有效值Uin,rms為110V和220V時(shí)，由式（15）和圖（4）可以得到中間儲(chǔ)能電容C1電壓分別為69.8V和131.9V，由式（16）和圖（5）可以得到功率因數(shù)分別為0.953和0.959。

圖7（a）和（b）分別為輸入交流電壓有效值Uin,rms為110V和220V時(shí)，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入電壓uin、輸入電流iin、中間儲(chǔ)能電容C1電壓UB和LED電流紋波ΔIO的實(shí)驗(yàn)波形。由圖7（a）和（b）可以看出，兩種輸入電壓條件下，輸入電流均可以跟蹤輸入電壓的變化，實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正功能；LED電流紋波峰峰值均為6mA，僅為輸出電流平均值的1.7%，極大的減小了LED的二倍工頻電流紋波；當(dāng)輸入交流電壓有效值Uin,rms為110V和220V時(shí)，中間儲(chǔ)能電容C1電壓UB分別為70V和130V，測(cè)試結(jié)果與分析結(jié)果一致。

圖7 輸入電壓uin、輸入電流iin、中間儲(chǔ)能電容C1電壓UB和LED電流紋波ΔIO的實(shí)驗(yàn)波形Fig.7 Experimental waveforms of input voltage uin, input current iin, link capacitor voltage UB, and LED current ripple ΔIO

圖8 （a）為輸入交流電壓有效值Uin,rms為110V時(shí)，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源在一個(gè)工頻周期的輸入電壓uin、電感電流iL1和iL2的實(shí)驗(yàn)波形。圖8（b）～（d）為圖8（a）在輸入電壓瞬時(shí)值為18V、115V和150V的放大波形，它們分別為變換器工作在階段A、階段B和階段C的實(shí)驗(yàn)波形。由圖8c和（d）可知，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，電感電流iL1比iL2先降低到0，當(dāng)電感電流iL2降低為0時(shí)，開(kāi)關(guān)管Q1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖?，表明前?jí)Buck PFC變換器工作在斷續(xù)模式，后級(jí)Buck DC-DC變換器工作在臨界連續(xù)模式，與圖2的分析結(jié)果一致。由圖8b可知，開(kāi)關(guān)管Q1的開(kāi)關(guān)頻率為67KHz，與圖6的分析結(jié)果相近。

圖8 不同工作階段的輸入電壓uin、電感電流iL1和iL2的實(shí)驗(yàn)波形Fig.8 Experimental waveforms of input voltage uin, inductor current iL1, and iL2in different operation stage

圖9 為不同輸入電壓時(shí)，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的PF值和效率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，由圖9可知，在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)（輸入電壓有效值Uin,rms為100～240 V），變換器的效率高達(dá)86.45%，變換器的功率因數(shù)大于0.95，與分析結(jié)果一致。

圖9 基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源的效率和PF與輸入電壓的曲線Fig.9 Efficiency and PF of LED driving circuit based on quadratic buck PFC converter with the variation of input voltage

圖10 a和圖10b分別為輸入交流電壓有效值Uin,rms為110V和220V時(shí)，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源輸入電流iin的諧波電流實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖10可知，輸入電流的各次諧波均小于IEC61000-3-2 class D規(guī)定的諧波最大值限定標(biāo)準(zhǔn)。

圖10 輸入電流的諧波電流Fig.10 Harmonic current of input current

5 結(jié)論

本文提出了基于二次型Buck PFC變換器的無(wú)頻閃無(wú)變壓器LED驅(qū)動(dòng)電源，它由共用一個(gè)開(kāi)關(guān)管的兩個(gè)Buck變換器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，詳細(xì)分析了它的工作原理，推導(dǎo)了中間儲(chǔ)能電容電壓、功率因數(shù)和開(kāi)關(guān)頻率的表達(dá)式。實(shí)驗(yàn)研究表明，基于二次型Buck PFC變換器的LED驅(qū)動(dòng)電源不僅可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低輸入諧波電流和高效率，而且LED電流紋波峰峰值僅為輸出電流平均值的1.7%，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)頻閃。

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A Flicker-Free Transformerless LED Driving Circuit Based on Quadratic Buck PFC Converter

Yan Tiesheng1 Xu Jianping2 Cao Taiqiang1 Liu Xueshan2 Gao Xu2 Zhou Guohua2
（1. School of Electrical Engineering and Electronic Information, Xihua University, Chengdu 610039 Sichuan Province China; 2. Key Laboratory of Magnetic Suspension Technology and Maglev Vehicle, Ministry of Education, School of Electrical Engineering, Southwest Jiaotong University Chengdu 610031 Sichuan Province China）

A flicker-free transformerless LED driving circuit based on quadratic buck power factor correction(PFC) converter is proposed and analyzed in this paper. It combines two cascaded buck converters with single switch. The input buck converter can realize PFC, and output buck converter can regulate LED current. With single controller, the proposed LED driving circuit can not only achieve high power factor to comply with EN61000-3-2 standard and low output voltage without a high step-down transformer, but also reduce second-order line frequency current ripple flowing through LED to eliminate light flicker of LED. Experimental results of a 7W prototype are presented to verify the analysis results of the proposed converter.

LED driver circuit, quadratic buck converter, power factor correction(PFC), flickerfree

TM464

閻鐵生 男，1981年生，講師，博士，主要從事開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浼翱刂萍夹g(shù)研究，功率因數(shù)校正變換器及其控制技術(shù)研究等。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51177140和61371033)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金 (2682013ZT20和SWJTU11CX029)。

2014-09-10

許建平 男，1963年生，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事電力電子系統(tǒng)的控制技術(shù)、開(kāi)關(guān)電源新穎控制技術(shù)、再生能源發(fā)電技術(shù)、移動(dòng)信息設(shè)備電源管理技術(shù)等。