随着绿色照明的推广，节能高效的荧光灯及其电子镇流器得到大规模的应用。电子镇流器一般有两级拓扑结构，前级AC/DC完成整流和功率因数校正功能，后级DC/AC将直流电压转变为高频交流电压，驱动荧光灯稳定工作。传统的电子镇流器前级AC/DC采用不控整流或无源滤波方案，功率因数低，电流畸变大，对电网危害严重。逐流式功率因数校正电路结构简单，成本低，但功率因数校正效果有限，仅能实现PF值0.95左右，THD 20%左右，且AC/DC级输出直流电压波动大，灯电流波峰系数CF值1.7左右。采用有源功率因数校正电路（APFC）能使PF值达到0.99， THD<10%，且AC/DC级输出直流电压波动小，灯电流波峰系数CF值1.5左右。AP1661是一款电流临界导通模式PFC控制芯片，可广泛应用于开关电源、整流适配器和电子镇流器的PFC控制。
设计方案 嵌入式开发网
本文介绍了一种新的电子镇流器设计方案，前级PFC采用BCD公司最新推出的APFC控制芯片AP1661，后级采用磁环自激驱动半桥电路。这样既能实现良好的功率因数校正效果，稳定的功率输出，低灯电流波峰系数，又能降低生产成本。AP1661具有以下特点： 电子技术书籍网
● 零电流检测控制保证电流临界导通模式
● 精确的输出过压保护及输出电压调节功能
● 低启动电流，典型值为50μA
● 低运行电流损耗，典型值为4mA
● 具有1%精确内部参考电压
● 具有内部启动定时器
● 闭锁功能降低电流损耗
● 图腾柱驱动达到600mA电流输出和800mA电流输入
图1为AP1661的管脚图。 PCB设计网
图1 AP1661的管脚排列
电路设计 电子技术论文网
下面以TLD 36W灯管2灯并联电子镇流器的设计为例，简单说明电路主要的设计过程。该电路结构如图2所示。
图2 基于AP1661的TLD 2 x 36W荧光灯电子镇流器电路结构 嵌入式开发网
交流输入电压经EMI滤波和整流桥D1整流后，由AP1661芯片控制的Boost电路实现APFC，使电路工作于电流临界导通模式下。后级采用两个三极管Q2、Q3和磁环T1组成的半桥自激驱动电路实现DC/AC变换，驱动荧光灯lamp1、lamp2工作。
对于Boost PFC电路，主要设计指标如表1。
Boost电感
对于工作于临界DCM模式的Boost电路，在工频周期内，开关频率有如下关系： RFID技术网
(1) RFID技术网
由式(1)可见，工频周期内，开关频率在输入电压正弦波形峰值处最低，在输入电压正弦波形过零点最高。最低开关频率应该大于AP1661内部启动定时器频率15kHz，因此电感值由下式确定。
(2)
其中，Vinrms可能是Vinrms(min)或Vinrms(max)，根据计算取较小的电感值。
本设计中，最低开关功率15kHz,根据式（2）计算出电感值小于1.5mH。而最大电感工作电流可由式（3）确定。 电子电路图
(3)
Boost电感副边绕组用来检测电感电流过零点，在AP1661的5脚（ZCD）检测到电压降到2.1V以下时，MOSFET将导通。Boost电感原副边匝比由下式计算。
(4)
在本设计中, 我们选用E25/9/6铁氧体磁芯，电感原边148匝，副边16匝。 电子技术书籍网
PFC控制电路设计 嵌入式开发网
1 输出电压检测和反馈环路设计
AP1661内部有一个误差放大器调节PFC输出电压。误差放大器内部精确参考电压是2.5V，INV脚接输出电压采样分压电阻R1、R2。误差放大器输出和INV脚之间外接补偿元件实现负反馈控制，通常补偿环路的带宽很低以滤除输出电压纹波，达到好的功率因数校正效果。
AP1661有输出过压保护（OVP）功能，当输出过压时，过冲电流经过R1和补偿电路流进误差放大器，如果此电流大于40μA，芯片将关闭驱动输出以保护电路。
图2中，R1和 R2 可由下式计算。 电子技术书籍网
R1/R2=VO/2.5V-1
R1=△VOVP/40μA (5)
本设计中，△VOVP = 50V，经计算R1=1.25MΩ，R2=8.2kΩ。
对于补偿电路，最简单的设计就是使用一个电容提供一个低频极点同时保证高电压增益，设计在100Hz处有40dB衰减，则有： 电子技术书籍网
C4=10/2πR1 (6)
图2中，我们选用C4为1μF。
2 输入电压采样电阻设计 电子技术论文网
AP1661内部乘法器的MULT脚输入线形区间为0～3V，因此输入电压采样电阻可由下式设计。 电子技术书籍网
(7) 电子技术书籍网
其中，VMULTpk取3V。 嵌入式开发网
3 电流采样电阻设计
电流采样电阻由下式设计：
R≤VCSpK/ILmax_peak (8)
其中，VCSpK为芯片CS脚最大工作电压，即1.6V。 PCB设计网
4 零电流检测电阻设计
零电流检测（ZCD）脚的最大吸收电流为10mA,因此零电流检测电阻需满足下式。 电子技术论文网
R6＞VO/m·10mA (9)
调节R6大小可使MOSFET在较小的漏极电压时刻开通，降低开通损耗。 电子技术论文网
5 启动电阻
图2中启动电阻R5在为芯片VCC脚提供初始工作电流，启动电阻R5需满足下式。
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式中，VCC_ON=12V， ISTART_U=90μA(max)。 PCB设计网
6 IC供电设计 RFID技术网
本设计中采用后级半桥供电方法，由C3、C6、C9、C10、Z1、D3组成。C9可以同时作为半桥软关断缓冲电容。若半桥停止工作，则AP1661供电不足，PFC输出电压会降低，可以实现一定的保护功能。 嵌入式开发网
半桥电路设计
采用磁环自激振荡方案，磁环工作于饱和模式下，驱动三极管Q2，Q3轮流导通。半桥电路工作频率与磁环特性，线圈匝数，三极管驱动电阻和存储时间都有关系。LC谐振电路参数设计应该保证在工作频率下工作于感性区间。本设计中半桥电路工作频率40kHz,取LC谐振电路参数C14=C15= 3.3nF，L2=L3= 1.8mH。 电子技术论文网
实验结果 电子技术书籍网
为了评估该镇流器电路的性能，测试了以下主要性能指标：Pin(输入功率)，Pla(灯功率)，η(效率)，VBus(PFC输出直流电压)，△VBus(PFC输出直流电压纹波)，PF(功率因数)，THD(电流总谐波失真度)，Ila(灯电流有效值)，CF(灯电流波峰系数)。测试结果列于表2。 电子技术论文网
图3为220V交流输入时输入电流和输入电压波形。 PCB设计网
图3 220VAC输入时输入电压（Ch1）和输入电流（Ch2）波形 电子电路图
图4为220V交流输入时PFC电感电流及其放大波形。 电子技术书籍网
图4 PFC电感电流及其放大波形 电子技术论文网
由图4可见，PFC电感工作于临界DCM模式，电感电流波形包络为正弦波形，实现了好的功率因数校正效果。
图5为灯电流波形。 电子电路图
图5 灯电流波形