LED照明电源是一个PFC变换器,将输入交流电压变换为稳定的直流电压,供给LED驱动器。由于LED照明电源的输入功率是脉动的,而输出功率是平直的,因此需要一个储能电容来平衡脉动的输入功率和恒定的输出功率。一般储能电容容量较大,通常选用电解电容,但是电解电容的寿命只有几千小时,远远短于LED的寿命(>50,000小时),这使得LED照明电源与LED的长寿命不匹配。本文的研究目的是在满足输入功率因数不低于0.9的前提下,提出减小储能电容容量的方法,用薄膜电容来替代电解电容,以延长LED照明电源的使用寿命。本文提出增大储能电容电压纹波的方法来大幅度减小储能电容容量,这样可以采用薄膜电容替代电解电容。为了保证Boost PFC变换器的正常工作,本文推导了储能电容电压最大值、最小值和平均值与储能电容容量大小的关系,并给出储能电容容量的选取原则。为了进一步减小储能电容,本文分析PFC变换器的输入功率脉动与输入功率因数之间的关系,提出在输入电流中注入适量三次谐波的方法。根据照明电源的标准,输入功率因数不能低于0.9,因此注入三次谐波的幅值不得超过基波的48.4%,此时储能电容容量可以减小到输入功率因数为1时的65.6%。论文还给出三次谐波注入的具体实现方法。基于上述减小储能电容容量的方法,本文提出一种无电解电容的两级式LED照明电源方案,其前级为Boost PFC变换器,后级为Flyback变换器,它们均工作在电流临界连续模式。论文讨论该方案的主电路参数设计,给出Boost PFC变换器和Flyback变换器的小信号模型,并进行闭环设计。本文完成一台60W原理样机进行实验验证。实验结果表明本文所提出的方法是可行的。