圖5-6 為主開關 S1 切換時的波形圖，由圖中可看出主開關導通時的零 電壓切換，而在截止時因開關的寄生電容以一有限的斜率充電，所以亦有 零電壓切換的功能。
(a)原始波形 VGS1(10V /div)、VDS1(200V /div)、iLr(5A /div)
(b)放大波形 VGS1(10V /div)、VDS1(100V /div)、iLr(2A /div)
圖5-6 輸入電壓 V ＝110 V 、輸出150W 時 主開關零電壓切換之波形
VDS1 VGS1
iLr
VGS1
iLr
VDS1
另外，由圖 5-6 可看出，由於主動箝位電路的加入，有效地抑止了主 開關截止時可能由變壓器漏感在開關源-汲極上形成的電壓突波，同時，其 所引入的零電壓切換也降低了開關的切換損失。
(a) 原始波形 VGS2(10V /div)、VGD2(200V /div)、iLr(5A /div)
(b) 放大波形 VGS2(10V /div)、VGD2(100V /div)、iLr(2A /div)
圖5-7 輸入電壓 Vac＝110 Vac、輸出150W 時 輔助開關零電壓切換之波形
VGS2
iLr
VDS2
iLr
VGS2 VDS2
圖5-7 為輔助開關 S2 切換時的波形圖，由圖中可看出輔助開關導通的 零電壓切換完全依照先前所設計的情形，而開關截止時亦有零電壓切換的 功能。
為驗證定功率控制電路的實際效果，我們以改變負載電流的方式來模 擬因燈管老化造成的阻抗變化情形。表 5-1 為使用定功率控制電路下的輸 出電壓、負載電流與輸出功率的理論與實驗值，其相對應的關係圖見圖 5-8、圖 5-9。由圖中可發現理論與實驗值大致上吻合，誤差在 2﹪以內。
而圖 5-10 與圖 5-11 分別為負載電流在 1.2A 與 1.8A 時，主開關達到零電 壓切換的波形圖。
表5-1 輸出電壓、負載電流與輸出功率之理論與實驗值
負載電流(A) 1.8 1.65 1.5 1.35 1.2
輸出電壓理論值(V) 80 90 100 110 120
輸出功率理論值(W) 144 148.5 150 148.5 144
輸出電壓實驗值(V) 79.1 88.4 99.8 108.2 118.2
輸出功率實驗值(W) 142.3 145.8 149.7 146.1 141.8
輸出電壓VS負載電流
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
70 80 90 100 110 120 130
輸出電壓
負載電流
理論值 實驗值
圖5-8 輸出電壓與負載電流理論與實驗值關係圖
輸出電壓VS輸出功率
135 140 145 150 155
70 80 90 100 110 120 130
輸出電壓
輸出功率
輸出功率(理論) 輸出功率(實驗)
圖5-9 輸出電壓與輸出功率理論與實驗值關係圖
(a)原始波形 VGS1(10V /div)、VDS1(200V /div)、iLr(5A /div)
VGS1 VDS1
iLr
(b)放大波形 VGS1(10V /div)、VDS1(100V /div)、iLr(2A /div) 圖5-10 輸入電壓 Vac＝110 Vac、負載電流1.2A 時 主開關切換波形
(a)原始波形 VGS1(10V /div)、VDS1(200V /div)、iLr(5A /div)
VGS1
VGS1
VDS1 VDS1
iLr
iLr
(b)放大波形 VGS1(10V /div)、VDS1(100V /div)、iLr(2A /div) 圖5-11 輸入電壓 Vac＝110 Vac、負載電流1.8A 時 主開關切換波形
圖5-12 ～圖 5-16 分別為在不同輸入電壓下，電路工作於 150 W 時的 輸入電壓、電流波形，由圖中可發現輸入電流追隨輸入電壓波形，達成Self PFC 的效果。圖 5-17 為市電 110 Vac輸入，電路於150 W 工作時，輸入電 壓、電流的波形。
VGS1 VDS1
iLr
圖5-12 Vac＝90 Vac 時，輸入電壓(50 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-13 Vac＝110 Vac 時，輸入電壓(50 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-14 Vac＝150 Vac 時，輸入電壓(100 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-15 Vac＝190 Vac 時，輸入電壓(100 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-16 Vac＝220 Vac 時，輸入電壓(100 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-17 市電 110 Vac輸入時，輸入電壓(50 V/div)與電流(2 A/div)波形
圖5-18 為輸入線電壓與功率因數的關係圖，從中可以發現：在實驗的 輸入電壓範圍內，皆有高功率因數的表現，相當符合電子安定器的電氣需 求；另外，輸入線電壓與總諧波失真的關係為圖5-19，由圖中可以看出，
總諧波失真的值都小於20％。
值得注意的是：該電路架構的功率因數會隨著輸入線電壓的增加而降 低，以圖5-16 的 220 Vac輸入時的線電壓、電流波形為例，由該圖可以看 出電流波形在線電壓的零交越處有明顯失真及電流相位超前的現象。以下 將深究此現象的成因。圖5-20 為 Pspice 模擬之 220 Vac時的輸入電壓、電 流波形與儲能電容電壓變化的波形，圖中A 區域的電流波形上升速率較圖 中B 區域的電流波形快速些，這是造成高壓輸入時功率因數下降的主要原 因。由3-2-2 節的分析可以知道，如果單級的交流/直流轉換器要獲得良好 的Self-PFC 效果，前提是開關控制訊號的責任比必須維持定值，但是開關 的控制訊號是根據輸出電壓的變化來做調變的，因此只有在儲能電容電壓 與輸出電壓都維持定值的情況下，控制訊號的責任比才可能為定值。然 而，在實際情況中雖然可以假設輸出電壓為定值，但是由於輸入線電壓為 弦波的全波整流電壓，所以儲能電容勢必會有一個兩倍線頻（120 Hz）的 漣波，如圖 5-20 所示。因此在圖中的 A 區域，由於儲能電容一直傳輸能 量到輸出端，而電源因電壓低而輸入的電量不及彌補儲能電容的耗電量，
再加上儲能電容電壓較低，因此責任比變大造成輸入電流在全程比例上偏 大，同理在B 的時候，儲能電容電壓較高，因此責任比變小造成輸入電流 偏低，而且因儲能電容電壓較大，因此造成輸入電流波形提早降至零，因 而產生電流波形不對稱的情況發生。最後的電流波形不但失真較大些，而 且電流相位變成左移的超前現象，因此功率因數隨之下降。
輸入線電壓VS功率因數
92 94 96 98 100
輸入線電壓
功率因數
功率因數 99.1 98.8 98.4 98 97.7 97.2 96.7 96.4
90 110 130 150 170 190 210 220
圖5-18 輸入線電壓與功率因數的關係
輸入線電壓VS總諧波失真
0 10 20 30 40
輸入線電壓
總諧波失真
總諧波失真 13.8 14.1 14.4 15.1 15 15.4 16.1 16.2 90 110 130 150 170 190 210 220
圖5-19 輸入線電壓與總諧波失真的關係
圖5-20 模擬之輸入電壓電流與儲能電容電壓變化的波形
輸入線電壓VS儲能電容電壓
0 100 200 300 400 500
輸入線電壓
儲能電容電壓
儲能電容電壓 135 175 216 255 291 344 386 416
90 110 130 150 170 190 210 220
圖5-21 輸入線電壓與儲能電容電壓的關係
圖5-21 為輸入線電壓與儲能電容電壓的關係繪，由圖中可以看出隨著 輸入電壓的提昇，儲能電容電壓也隨之提昇。由[35]可以知道儲能電容電
壓的高低與圖3-9 中
b p L
L 的值有關，
b p L
L 的值越高，儲能電容電壓值也
越高，因此藉由加大Lb或是減小Lp的值，對於儲能電容電壓的降低都有 助益。但是加大Lb會造成低壓時，電感電流進入 CCM，導致功率因數下 降。而減小Lp會使開關電流應力增加，因此本實驗電路參數的設定即權衡 功率因數、開關電流與儲能電容電壓三者而來。
圖5-22 為輸入線電壓與效率的關係，由圖中可以觀察到當輸入線電壓 增加時，轉換器的效率也有些許的增加。主要是因為高輸入電壓時，因責 任比變小使得流經開關的電流降低，因此減低了開關的導通損失，同時電 路中磁性元件的鐵損也隨之下降，使得效率得以提昇。而圖中數列一的資 料為使用 LC 緩振電路[61]時，輸入線電壓與效率的關係；數列二為本論 文使用主動箝位電路，輸入線電壓與效率的關係。由圖5-22 中可以明顯看 出本論文所使用的主動箝位方法，有效的提升了轉換器的效率。
輸入線電壓VS效率
70 75 80 85 90
輸入線電壓
效率
數列一 71 73 72 73 73 73 74 74
數列二 83.7 84.2 84.6 84.9 85.1 85.3 85.4 85.4 90 110 130 150 170 190 210 220
圖5-22 輸入線電壓與效率的關係