臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在研製一高效率、高功率因數LED路燈電源供應器，以前級升壓型主動式功率因數修正器配合後級半橋式串聯諧振轉換器作為主電力電路架構。分別使用定頻平均電流控制法與變頻峰值電流控制法的主動式功率因數修正器控制IC，以降低輸入電流諧波，並使輸入電流與電壓同相，達到高功率因數的目的。後級採用串聯諧振控制IC，上下開關均可以達成零電壓導通以減少切換損，二次側使用同步整流技術以MOSFET代替二極體，其優點為重載時可減少導通損。最後實際製作兩部交流輸入90 V~260 V/60 Hz、直流輸出34 V、200 W，具有定電壓控制、定電流控制、啟動與輔助電源電路、過電壓與過電流保護功能的LED路燈電源供應器，並以200 W為分界，比較不同PFC控制法皆能達到高效率、高功因的目的。

This project focuses on the study and implementation of a high-efficiency, high power factor (PF) driver for LED street lamps. The main power circuit is composed of a front-stage active power factor corrector (PFC) and a half-bridge (HB) DC-to-DC series resonant converter (SRC). Both the fixed-frequency average current mode control and the varying-frequency peak current mode control for the PFC are utilized to reduce the input current harmonics and force the input current to be in phase with the source voltage. Therefore, a high PF can be achieved. An SRC control IC is adopted to reduce the switching loss with zero-voltage turn-on of the high- and low-side MOSFET switches. The secondary-side synchronous rectification (SR) replaces a diode with an MOSFET switch to reduce the conduction loss at heavy loads. Two drivers for the LED street lamps are implemented and tested with an input voltage of 90 to 260 Vrms/60 Hz, a DC output voltage of 34 V and an output power of 200 W. The implemented LED drivers also feature constant voltage control, constant current control, start-up and auxiliary powers, over-voltage and over-current protections.

摘 要 I
Abstract II
誌 謝 II
目 錄 IV
符號索引 VII
圖索引 X
表索引 XV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 系統簡介 3
1.3 論文內容大綱 4
第二章 主動式功率因數修正器之架構與原理 5
2.1 功率因數與總諧波失真的意義 5
2.2 升壓型功率因數修正器的電路架構 10
2.3 升壓型功率因數修正器的控制模式 14
2.3.1 電壓隨耦控制模式 14
2.3.2 乘法器控制模式 15
2.3.3 峰值電流控制模式 16
2.3.4 平均電流控制模式 19
第三章 半橋式串聯諧振轉換器架構與原理 23
3.1 硬式切換與柔性切換技術分析 23
3.1.1 硬式切換的定義 23
3.1.2 柔性切換的定義 24
3.2 理想R-L-C串聯電路的頻率響應 25
3.3 半橋式串聯諧振轉換器架構 27
3.3.1 SRC諧振模式 29
3.3.2 LLC諧振模式 30
3.3.3 SRC與LLC之差異分析 31
3.4 半橋式串聯諧振轉換器之動作分析 33
3.5 同步整流技術分析 47
3.5.1 同步整流器與傳統整流二極體之差異 47
3.5.2 同步整流控制方法 48
第四章 整機路燈電源供應器設計 51
4.1 主動式功率因數修正器電路設計 51
4.1.1 控制IC L6561介紹 52
4.1.2 基於L6561之PFC功率元件設計 53
4.1.3 控制IC CM6807介紹 59
4.1.4 基於CM6807之PFC功率元件設計 61
4.2 半橋式串聯諧振轉換器電路設計 63
4.2.1 控制IC CM6900G介紹 63
4.2.2 半橋式串聯諧振轉換器電路規格 63
4.2.3 半橋式串聯諧振轉換器電路元件設計 65
4.3 定電流電路設計 72
4.4 過電壓與過電流保護電路設計 74
4.5 啟動與輔助電源電路設計 75
第五章 實驗數據與結果 77
5.1 主動式功率因數修正電路實測波形與數據 77
5.1.1 基於L6561之PFC實測波形與數據 78
5.1.2 基於CM6807之PFC實測波形與數據 81
5.2 半橋式串聯諧振轉換器電路實測波形與數據 85
5.3 定電流電路實測波形與數據 90
5.4 整機LED路燈電源供應器實測數據 95
5.5 整機LED路燈電源供應器實體照片 96
第六章 結論與未來展望 97
6.1 結論 97
6.2 未來研究方向 97
參考文獻 99

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