如何将总谐波失真降至 10% 以下

LED 照明范畴遍及重视的问题一直是如何将总谐波失真 (THD) 坚持在 10% 以下。电源不光可作为非线性负载，并且还可引出一条包含谐波的失真波形。这些谐波或许会对其它电子体系的作业形成搅扰。因而，丈量这些谐波的整体影响非常重要。总谐波失真可为咱们供给信号 w.r.t. 基波重量中谐波含量的相关信息。更高的 THD 就意味着出现在输入电源端的失真越大或电源质量越低。

因而，我不得不运用 15 W 射灯（绝缘）规划来测验一个规划办法，该规划方案选用针对 7 个串联 LED 装备的TPS92314器材，可经过 150 ~ 265V AC 输入供给 3.1V 正向电压和 0.7A 额外电流。依照下列指示，我在 240V 的 AC 输入电压下完结了 8.7% 的 THD。

在进行实践施行之前，请查阅本使用手册，了解完结该测验所需的两个重要方程式。

在本例中，k 等于 1.68，咱们可经过上述方程制作出当 k = 1.68 时 THD 与“m”的联系曲线图。

从下图中咱们能够看到，当 k 增大时（在 m

因而，从头看一下“m”和“k”的界说，咱们就会发现，增大匝数比（n = Np/Ns）及转换器延迟时刻，可下降 THD。除这两个参数外，EMI 滤波器规划也可对 THD 的改进起到非常重要的效果。用来下降总谐波失真的三个规划注意事项包含：

1. 添加变压器匝数比(n = Np/Ns)可增大反射电压。这会进步本钱和开关 FET 的电压应力。在本特例中，咱们将匝数比调成近似于 10，以坚持反射电压约为 174V。FET 额外值有必要高于过冲电压、（LED 最大电压+ 输出二极管压降）× 匝数比加上峰值 AC 输入电压的总和。核算结果将近 640V [= 50 V + (20 + 0.5) * 10 + 1.414 * 265]。我运用的是 700V 额外 FET 以及约为 16pF 的低漏源极电容。
2. 添加转换器延迟时刻可下降THD。我将电阻器从核算的 5.6k 变为 6.2k。延迟时刻取决于变压器的初级线圈电感以及 FET 的漏源极电容。所得延迟时刻约为 280ns。
3. 在输入端添加EMI滤波器。在本例中，将带有 275V AC、68nF 电容器的 80mH 共模线圈添加至输入端，并在该桥接之后添加一个包含 1mH 鼓电感器和两个 400V、33nF 电容器的 π 滤波器。这可协助咱们完结 2.15 kHz 的差分滤波器转角频率。在线路阻抗安稳网络和频谱分析仪的协助下，我在检查传导 EMI 曲线后，在屡次迭代中核算这些值。在开始没有任何线路滤波器的情况下，峰值在 100 kHz（转换器开关频率）下约为 85dBuV。该频谱现已超出了 CISPR 15 B 类规范的限值，直到频率为 1MHz 时才降至限值以内。因而不得不选用 EMI 滤波器。我逐渐添加共模线圈值，并调查其对 THD 功能的影响（将%&&&&&%器增大到必定程度后会下降 PF 功能）。最终，该值达到了 80mH 和 68nF 左右，而截止频率则为 2.15 kHz，衰减超越 30dB，使 100 kHz 下的峰值降至 55.78dBuV。这样，频谱不只下降了，并且它还使灯火达到了 CISPR 15 规范（契合准峰值和均匀限值两种要求）。进行这一改动后，THD 改进至大约 9 ~ 10%。与共模线圈相关的漏电感帮我完结了差分滤波器。

经过进行上述改动，我才得以在 240V 的输入电压下完结 8.5% 的 THD 以及 0.98 的 PF，输出电压为 21.8V。在相同规划中的输出端（18.8V 输出）运用六个 LED，咱们在 240V 电压下完结了 9% 的 THD。经过 EE1685 磁芯（匝数 180）完结了 80mH 的 EMI 滤波器。主变压器的初级电感为 2mH，峰值主电流约为 0.5A。

本次测验运用的 LED 驱动器是TPS92314，这款一次侧操控离线 LED 驱动器首要用于低本钱照明使用（少数外部元件）。它具有稳定导通时刻架构，无需杂乱的补偿技能就可完结天然功率因数校对。此外，谐振谷值开关也可削减 EMI，进步体系功率。其它优异的特性还包含逐周期一次侧电流约束、VCC 过压维护及欠压确定、输出 LED 过压维护以及操控器封闭等。

根据TITPS92314的完好原理图如下。

参考资料：

1. TPS92314 THD 规划注意事项（SNVA685、%&&&&&%、293 KB）
2. TPS92314 产品说明书