2025年EMC 电源谐波整改.pdfVIP

先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

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LED电源总谐波失真（THD）分析及对策

1.总谐波失真THD与功率因数PF的关系

市面上很多的LED驱动电源，其输入电路采用简单的桥式整流器和电解电容器的

整流滤波电路，见图1.

图1

该电路只有在输入交流电压的峰值附近，整流二极管才出现导通，因此其导通角θ

比较小，大约为60°左右，致使输入电流波形为尖状脉冲，脉宽约为3ms,是半

个周期（10ms）的1/3.输入电压及电流波形如图2所示。由此可见，造成LED

电源输入电流畸变的根本原因是使用了直流滤波电解电容器的容性负载所致。

图2

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子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧。”——《论语》

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对于LED驱动电源输入电流产生畸变的非正弦波，须用傅里叶（Fourier）级数描

述。根据傅里叶变换原理，瞬时输入电流可表为：

式中，n是谐波次数，傅里叶系数an和bn分别表为：

每一个电流谐波，通常会有一个正弦或余弦周期，n次谐波电流有效值In可用下

式计算：

输入总电流有效值

上式根号中，I1为基波电流有效值，其余的I2,3,分别代表2,3,…n次谐波电流有

效值。用基波电流百分比表示的电流总谐波含量叫总谐波失真（THD）,总谐波含

量反映了波形的畸变特性，因此也叫总谐波畸变率。定义为

根据功率因数PF的定义，功率因数PF是指交流输入的有功功率P与输入视在

功率S之比值，即

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臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

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其中，为输入电源电压；UcosΦ1叫相移因数，它反映了基波电流i1与电压u

的相位关系，Φ1是基波相移角；输入基波电流有效值I1与输入总电流有效值

Irms的百分比即K=I1/Irms叫输入电流失真系数。上式表明，在LED驱动电源

等非线性的开关电源电路中，功率因数PF不仅与基波电流i1电压u之间的相

位有关，而且还与输入电流失真系数K有关。将式（6）代入式（7）,则功率因

数PF与总谐波失真THD有如下关系：

上式说明，在相移因数cosΦ1不变时，降低总谐波失真THD,可以提高功率因数

PF;反之也能说明，PF越高则THD越小。例如，通过计算，当相移角Φ1=0时，

THD=30%@PF=0.9578;THD=10%@PF=0.9950.

2.谐波测量与分析

为了很好地分析如图1所示的