2.10 混联的连接方式
在实际的应用当中一颗灯珠的额定功率是比较小的，在一些需求照明亮度比较大的地方，往往需要很多个LED灯一起使用才能达到照明的要求。在一盏大功率的ＬＥＤ灯中只使用LED串联的方式把所有的灯珠连在一起就需要比较高的驱动电压。这样会要求LED驱动器输出比较高的电压，外壳绝缘设计就要更加的严格苛刻了，而且在生产安装维和和更换时都是不安全的。如果把所有的LED灯珠并联起来用，要求LED灯驱动电源输出电流比较大。如果单单使用串联或者并联连接所有的LED灯，这会大大的增加了LED驱动器的成本。人们就想出了设计一种连接方式，输出电压不要求很高，输出电流不一用很大，那么就是综合串联和并联的方式的得到一种混联的连接方式，混联连接如图2-6。
图2-6 LED灯的混联连接示意图
本次设计我使用的灯块就是使用混联连接方式，一个灯块的功率是30W，我使用了两个灯块串起来当作负载，所以输出就就有60W的负载。没个灯块里面又有9*3=27个小LED灯混联连接的，是9LED灯芯串起来，然后3列并起来的连接方式。灯块实物如图2-7。
图2-7 灯块实物图
2.11 功率因数校正的目的
功率因数ＰＦ的计算值等效于输入电流和电压的相位差得余弦值。当这两者的相位差越大ＰＦ值就就月低，相反两者的相位差越小，功率因素ＰＦ值就越高。一般的用电
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设备在运行工程中都会产生高次谐波，这些高次谐波会通过电源线进入到交流电网产生一定的谐波污染，这些污染现在越来越受到的世界各国的重视，很多国家已经开始制定一定的标准要求用电设备的产生的谐波分量进行的严格控制，以此来减少对交流电网的污染。中国也不例外，也开始设定这类的标准要求电器设备严格遵守，控制好高次谐波的强度。在功率因数的要求方面，欧洲的制度和要求的最明确，欧盟强制要求市面出售的用电设备功率达到30W的必须满足IEC1000-3-2的电流谐波标准[10]。而要想达到IEC1000-3-2电流谐波标准的用电设备必须达到有功率因素校正环节。现在大量使用的开关电源，其实质是一个电容性的输入电路，所以其输入电流和电压就存在相位差，而正是这个相位差会造成交换功率的损失。
在开关电源之前加入PFC电路是避免在功率交换时能量不必要损失的唯一途径。PFC的意义是“功率因素校正”。功率因素在数值也可以用有用功率和视在功率的比值来计算，表达式（2-4）为：
......................................（2?4） cos??P/S..........
?是电流和电压的相位差，P是有用功率，S是视在功率。
功率因数的大小还和负载的特性有关。如我们常用白炽灯属于纯阻性负载，纯阻性负载电流和电压时时刻刻都是满足欧姆定律的，所以其的功率因数为1。当负载时非纯阻性负载时功率因数都会小于1。功率因素是一个很重要的技术指标，一个设备的效率好低可以用它的功率因素作为衡量指标之一。因为功率因素低实际上就设备的无用功率过大。
从理论上讲设备只会从电网中吸取能量，而不会产生向电网中输送能量。这就要求用电设备相对电网接口是一个纯阻性负载。因为纯阻性负载的输入电流和电压随时时刻都满足欧姆定律，也就是满足正比关系。功率因数校正就是强制让电设备相对电网接口是一个等效的纯阻性负载这么一件事。
2.12 无源功率因数校正技术简介
在最早的校正技术中的选择就局限在无源功率因数校正技术。所谓的无源校正就是使用大电容和大电感特殊延时性构成一个无源网络进行电流和电压的移相从而实现了功率因数的校正。效率高，可靠性高，很低EMI，价格低成为无源校正技术的优势所在。而电容和电感的取值很大，意味着电容和电感的体积很大，这会造成设备的体积大而且笨重，更主要的缺点是很难实现比较高的功率因素，同时抑制电流的谐波也不是很理想，同时校正后的DC电压是后一级的输入电压，它会随着后级的负载改变而改变的，也会随着输入电网电压的波动而波动，这会造成后级的不稳定。
由于无源功率校正技术是使用低频电感和电容来进行校正的，所以其工作的特性都会与频率、负载和输入电压的变化而变化的，这些都现在无源校技术的应用，一般的无
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源校正技术都是用在300W以下，而且对重量，体积。价格要就不高的场合。
2.13有源功率因数校正技术
APFC是有源功率因数校正技术的简称[11]。由于近十年开关器件功率性能都得到了的不断发展，这也促使APFC技术也得以突飞猛进的发展。APFC换器工作在高频的环境中，所以必须依赖于的开关的技术发展情况。APFC的工作频率的一般都会超过30K赫兹。高频设计工作状态设计出来的东西具有体积小、重量非常轻，效率高和高PF等优点。APFC有以下的几种分类：
(1)平均电流型。在这种工作模式下其输入电流是连续的模式（CCM）。同时其工作频率也是固定的，电流其波形如图2-8。芯片UC3854就是工作在平均电流模式。这种芯片的开关频率固定，电感的电流是连续状态。开关管电流有效值小功耗低。前端的ＥＭＩ滤波器不但体积小而且还能很好的抑制开关电源的噪声。主要缺点是：在这种工作模式下控制电路复杂非常之多。需要有专门的空乘法器和除法器。平均电流型控制方法的输入电流波形如图2-8。
图2-8 平均电流波形图
(2)滞环电流型。滞环电流型工作频率可变的环境中。当电流达到滞环带内发生功率开关通断操作，开通时输入电流上升、关断是输入电流下降。电感的输入电流决定了电流波形平均值，电感电流输入波形如图2-9。
图2-9 滞环电流波形图
(3)峰值电流型。峰值电流型的工作是频率不是固定不变的，它是随时在改变的。而电流是不连续（DCM）波形如图2-10 所示。峰值电流型最大的优点是采用的是跟踪器的方法，使得电路结构非常的简单、易于调试。但也存在一些缺点：PF值受到的和输入电压与输出电压的比例影响较大。输入电压不同时PF值也将跟着不同。在相同容量的情况下DCM峰值电流比CCM的峰值电流高出一倍，这样导致了流过ＭＯＳ管的峰值电流大从而导致开关损耗增加，所以CCM模式就特别适合在大功率APFC电路中使用。电感电流输入波形如图2-10。
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图2-10 峰值电流波形图
2.14 两级功率因数校正技术
两级PFC技术也比较方案比较成熟。所谓的两级方案实际就是把电流整型和输出电压调节分开控制，一个转换器单独对输入电流进行整形，一个转换控制器对输出电压的进行快速的调节[12]。两级的PFC方案的电气性能非常的突出。电流的总谐波失真(Total Harmonics Distortion，THD)小于5%，PF可达0.99以上；在优越的电气性能的背后是成本的增加，两级PFC至少需要两个开关管和二套控制电路，明显就增加了电源的成本和设计的复杂度。使得在小功率300W以下的应用中两级PFC没有竞争力。
2.15 单级PFC反激式开关电源作为LED驱动电源
目前ＬＥＤ照明系统灯已经开始慢慢的占据着市场。谁设计的驱动电源性价比高，谁就更容易占据着市场的份额。所以设计的驱动器必须遵循以下的设计准则：成本低、低温升、低EMI，高可靠性和高效率。然而单级PFC反激式电源也存在一些没有解决的技术难点，谁能解决效率不高、温升较高、EMI强、工频纹波较大的技术难点问题谁就更加容易占据着这个市场，走在这个行业的前头。
不同的电路实现不同的功能，有着各自的优缺点。成本低、结构简单、体积小、易于实现多路输出等优点，成为单级PFC反激式开关电源作为照明驱动电源主要优势所在。正是由于这些优点的存在，使得单级反激式开关电源得到推广是普及成为作为LED驱动电源是较好的选择之一。在单级反激式PFC开关电源中使用隔离式升压Boost结构的峰值电流控制的居多[15]。在LED驱动电源也有其基本设计的要求和参数：要实现PFC，输出调整快纹波低，同时因需求巨大，所以性价比也要高。输入电压范围宽，输入的电流满足IEC1000-3-2的标准[13]。DC-DC框架如图2-11。
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