A new LED driver design with CRM flyback topology and high power factor and low total harmonic distortion

Abstract

In many of today's solid-state lighting (SSL) applications, Critical Conduction Mode (CRM) Flyback PFC converter is a popular solution due to its limited component count and simple structure with respect to other switched mode power supply (SMPS) topologies. As described in international standards documents (IEC/EN 61000-3-2), LED drivers are required to demonstrate a power factor results greater than 0,9 and lower total harmonic distortion (THD) for power levels above 25W. Due to nonsinusoidal input current waveform of the traditional constant-on time control method, achieving improved PF and THD is quite difficult. In this thesis after introduction to LED lighting and switch mode power supplies, a new control method is introduced in an effort to improve power factor and total harmonic distortion of Voltage Mode CRM Flyback PFC Converter. The work proposes injection of a compensating sin(𝑤𝑡) signal component in the feedback path utilizing an additional primary transformer winding to linearize the current from the source. The detailed theoretical analysis is presented along with measurement results of a 30W prototype.

Günümüzdeki aydınlatma uygulamalarının birçoğunda kritik iletim modlu flyback güç faktörü düzeltici konvertörü, sınırlı malzeme sayısı ve diğer anahtarlama modlu güç kaynakları topolojilerine göre basit yapısı nedeniyle popüler bir çözümdür. Uluslararası standart belgelerinde (IEC / EN 61000-3-2) açıklandığı gibi, LED sürücüleri, 25 W üzerindeki güç seviyeleri için 0,9'dan büyük güç faktörü ve düşük toplam harmonik bozulma sonuçlarını göstermek zorundadır. Geleneksel sabit-zamanlı kontrol yönteminin sinüzoidal olmayan giriş akım dalga biçimi nedeniyle, geliştirilmiş güç faktörü ve toplam harmonik bozulma elde etmek oldukça zordur. Bu tezde, LED aydınlatma ve anahtarlama modlu güç kaynaklarına giriş yapıldıktan sonra Gerilim Modlu kritik iletim modlu flyback güç faktörü düzeltici konvertörün güç faktörü ve toplam harmonik bozulmasını iyileştirmek için yeni bir kontrol yöntemi önerildi. Bu tez, kaynağın akımını doğrusallaştırmak için ek bir birincil transformatör sargısı kullanan, geri besleme yolunda telafi eden bir sin(𝑤𝑡) sinyal bileşeninin enjeksiyonunu önermektedir. Ayrıntılı teorik analiz, 30W'lık bir sistem prototipinin ölçüm sonuçlarıyla birlikte sunulmaktadır.