由于功率電平較低,，集成緊湊型熒光燈(CFL)鎮(zhèn)流器通常不需要進行功率因數(shù)校正(PFC),。然而，隨著這款具有節(jié)能優(yōu)勢的產(chǎn)品的市場需求日益旺盛,，在不久的將來,，功率因數(shù)校正將很有可能成為一項強制性標(biāo)準(zhǔn)。有源PFC電路要求采用附加的控制集成電路,、電感,、二極管和高壓MOSFET。無源PFC電路成本較低,，但會增加燈電流波峰因數(shù),，從而縮短燈的使用壽命。本文所述設(shè)計采用了一個簡單的控制電路來改良無源PFC電路,，可以在實現(xiàn)較高功率因數(shù)的同時,，將燈電流波峰因數(shù)降至可接受的水平。
圖1所示為建議的緊湊型熒光燈鎮(zhèn)流器設(shè)計示意圖,。該鎮(zhèn)流器包含一個具備EMI濾波器的交流輸入級,，一個無源PFC級，一個采用國際整流器公司IR2520D自適應(yīng)鎮(zhèn)流器控制IC的鎮(zhèn)流器控制級,，一個半橋逆變器和諧振輸出級,。相比于現(xiàn)有的CFL電路，這個設(shè)計的改進之處在于用填谷式無源PFC電路和燈電流波峰因數(shù)控制電路來實現(xiàn)較高的功率因數(shù),、較低的總諧波失真(THD)和可接受的燈電流波峰因數(shù),。
圖1：采用IR2520D的電子CFL鎮(zhèn)流器電路。上：直流總線(黃色);中前：Iinput(紅色);中后：ILamp(綠色);下：VLamp(藍色),。
填谷式無源PFC電路由CVF1-2,、DVF1-3、RVF和CX組成(圖1),。在被整流交流輸入的每個半波期間,，電容CVF1和CVF2經(jīng)由二極管DVF2和電阻RVF而被串聯(lián)充電至交流峰值電壓的1/2。RVF的作用是在對電容器進行充電的過程中,，降低電流波形的波峰。當(dāng)總線電壓隨正弦波波形下降至Vpeak/2之后,，電容開始提供輸出電流,。此時,，這兩個電容本質(zhì)上呈并聯(lián)狀態(tài)，并一直提供負載電流,，直至被整流交流輸入在下一個半波期間再次超過Vpeak/2,。電容CX的作用是濾除直流總線上出現(xiàn)的半橋逆變器開關(guān)尖峰。這個填谷式無源PFC電路實現(xiàn)了良好的功率因數(shù)(>0.9)和較低的THD(<30%),，但其主要缺點是,，50%的直流母線紋波會導(dǎo)致很高的燈電流波峰因數(shù)，從而縮短燈的使用壽命,。
Waveforms with RFMIN3
ILMAP (Upper), DC BUS (Mid), VLMAP (Lower)
除IR2520D之外,，還有一個由RFMIN2-3、RBUS1-2和QFMIN構(gòu)成的控制電路,通過調(diào)制工作頻率來降低燈電流波峰因數(shù),。如果鎮(zhèn)流器工作頻率固定,，那么，填谷式電路造成的50%直流總線紋波會產(chǎn)生很高的燈電流波峰因數(shù),，因為直流總線電壓越高,，諧振輸出級產(chǎn)生的燈電流也越高。由于IR2520D采用了具備外部可編程最小頻率的VCO,，因此,，半橋逆變器開關(guān)頻率取決于VCO管腳上的電壓和連接至FMIN管腳的電阻的阻值(請參見http://www.irf.com網(wǎng)站提供的IR2520D數(shù)據(jù)表)。當(dāng)直流總線達到一定電壓時,，與分壓器(由RBUS1和RBUS2構(gòu)成)相連的QFMIN的基極電壓將超過QFMIN的導(dǎo)通閾值,，而使得QFMIN導(dǎo)通。此時,，RFMIN1與串聯(lián)的RFMIN2和RFMIN3的并聯(lián)組合,，構(gòu)成了FMIN管腳與GND之間的電阻。由于FMIN管腳上的電阻越低,，則開關(guān)頻率越高,，因此，在接近直流總線峰值時的逆變器開關(guān)頻率將高于其谷底時的逆變器開關(guān)頻率,。這樣,，由ILAMP(pk)/ILAMP(avg)計算得到的波峰因數(shù)值將降低。RFMIN3是一個發(fā)射極負反饋電阻,，可用于改善線性,。如果沒有RFMIN3，當(dāng)QFMIN基極上的電壓達到閾值時,，QFMIN將快速接通,。這將導(dǎo)致工作頻率驟升，而造成燈電流波形失真,。
總而言之,，該設(shè)計是一種能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)(0.96),、低THD(28.5%)和可接受的燈電流波峰因數(shù)(1.71)的低成本CFL鎮(zhèn)流器電路。相比之下,，典型的CFL鎮(zhèn)流器則功率因數(shù)較低(0.56),、THD較高(128%)，同時具有類似的波峰因數(shù)(1.71),。這種鎮(zhèn)流器不僅控制方法簡單,，元器件數(shù)量較少，而且此設(shè)計還滿足了鎮(zhèn)流器所必需的全部要求,。