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LED照明因其具有节能、环保、高效、长寿命等优点得到了广泛的应用。随着LED照明技术的发展,其必将取代白炽灯等传统光源,成为新一代的绿色光源。LED驱动电源是LED设计的核心部分,LED照明需要高效率、高功率因数,低成本和长寿命的驱动电源来保证其的整体性能。单级功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)变换器因具有体积小、器件少、成本低、高功率因数等优点,应用在LED驱动电源上有十分明显的优势,近年来成为研究的热点。为了提高LED驱动电路的效率和功率密度,本文对几种常见单级PFC变换器的电路拓扑及工作特性进行了详细的比较分析。分析结果表明,Buck-Boost集成Flyback单级PFC变换器具有高功率因数、宽输入电压范围、中间级电容电压低等优点,在LED领域具有广泛的应用前景。同时,对Buck-Boost-Flyback单级PFC变换器的电路拓扑工作模态及工作特性进行了详细的理论分析,搭建仿真平台验证了理论分析的正确性。另外,分析了Buck-Boost-Flyback单级PFC变换器在负载突变时中间级电容电压飙升的原因,并对变压器漏感对单级PFC变换器效率的影响进行了详细分析。针对传统Buck-Boost-Flyback单级PFC变换器存在的问题,改进了一种带漏感能量回馈通路的新型高效率Buck-Boost-Flyback单级PFC变换器,对新型变换器的电路结构、工作原理和工作特性进行了研究。与传统变换器相比,新型变换器将变压器漏感能量回馈到输入端,无需RCD吸收电路,避免了开关管两端的电压尖峰,提高了变换器的效率。同时,变换器的PFC(Buck-Boost)单元和DC/DC (Flyback)单元均工作于电感电流断续模式(Discontinous Conduction Mode, DCM),保证了中间级电容电压随负载电流的变化而变化,在负载突变情况下中间级电容电压不会飙升。建立了新型变换器中间级电容容值、电容电压以及功率的函数关系,在保证变换器工作特性的前提下选取合适的电容容值,从而提高变换器的功率密度,通过仿真验证了理论分析的正确性。最后,搭建了新型变换器实验样机并进行调试。经测试,新型变换器稳态效率最大达到90%,其功率因数大于0.95,THD小于9%,电压调整率为3.9%。实验结果表明,所设计的新型变换器具有优良的电路特性。