1.總諧波失真 THD 與功率因數 PF 的關系

市面上很多的 LED 驅動電源，其輸入電路采用簡單的橋式整流器和電解電容器的整流 濾波電路，見圖 1.

圖1

該電路只有在輸入交流電壓的峰值附近，整流二極管才出現導通，因此其導通角θ比 較小，大約為 60°左右，致使輸入電流波形為尖狀脈沖，脈寬約為 3ms,是半個周期(10ms) 的 1/3.輸入電壓及電流波形如圖 2 所示。由此可見，造成 LED 電源輸入電流畸變的根本原 因是使用了直流濾波電解電容器的容性負載所致。

圖2

對于 LED 驅動電源輸入電流產生畸變的非正弦波，須用傅里葉(Fourier)級數描述。 根據傅里葉變換原理，瞬時輸入電流可表為：

式中，n 是諧波次數，傅里葉系數 an 和 bn 分別表為：

每一個電流諧波，通常會有一個正弦或余弦周期，n 次諧波電流有效值 In 可用下式計算：

輸入總電流有效值

上式根號中，I1 為基波電流有效值，其余的 I2,3,分別代表 2,3,… n 次諧波電流有效值。 用基波電流百分比表示的電流總諧波含量叫總諧波失真(THD) ,總諧波含量反映了波形的 畸變特性，因此也叫總諧波畸變率。定義為

根據功率因數 PF 的定義，功率因數 PF 是指交流輸入的有功功率 P 與輸入視在功率 S 之比值，即

其中， 為輸入電源電壓; U cosΦ1 叫相移因數， 它反映了基波電流 i1 與電壓 u 的相位關系， Φ1 是基波相移角;輸入基波電流有效值 I1 與輸入總電流有效值 Irms 的百分比即 K=I1 / Irms 叫輸入電流失真系數。上式表明，在 LED 驅動電源等非線性的開關電源電路中，功率 因數 PF 不僅與基波電流 i1 電壓 u 之間的相位有關，而且還與輸入電流失真系數 K 有關。 將式(6)代入式(7) ,則功率因數 PF 與總諧波失真 THD 有如下關系：

上式說明，在相移因數 cosΦ1 不變時，降低總諧波失真 THD,可以提高功率因數 PF;反之 也能說明， PF 越高則 THD 越小。 例如，通過計算，當相移角 Φ1=0 時，THD=30% @ PF=0.9578;THD=10% @ PF=0.9950. 2.諧波測量與分析 諧波測量與