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根据英飞凌LED可控硅调光解决方案

目前的调光方式主要有三种,分别是:模拟调光方式,PWM调光及可控硅调光。利用可控硅调光对LED替代灯调光,现有的调光器电路可以不作变动

现在的调光方法 主要有三种,分别是:模仿调光方法,PWM调光及可控硅调光。使用可控硅调光对LED代替灯调光,现有的调光器电路能够不作改变,故此调光方法遍及看好, 所以呈现了适合于可控硅调光的AC-DC 操控芯片。英飞凌公司推出的ICL8002G LED驱动芯片可支撑可控硅调光,并具有单级PFC和初级测操控功用。

可控硅调光的原理

图1所示为典型的前沿可控硅调光器原理图,以及它所发生的电压和电流波形。回路电压/电流是同相位的(负载是白炽灯)。

电位器RV2调整可控硅(TRIAC) 的相位角,当VC3超越DIAC的击穿电压时,可控硅会导通。当可控硅电流降到其保持电流(Iholding)以下时(如下图2),可控硅关断,且有必要等 到C3 在下个半周期从头充电后才干再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关,相位角的改变规模介于0度(挨近0度)到180度之间(取决于 调光器)。

LED调光存在的问题

LED 灯要想完成可调光,其电源有必要能够检测可控硅操控器的可变相位角输出,以便对流向LED的电流进行调整。在保持调光器正常作业的一起做到这一点十分困难, 往往会导致功用欠安。问题能够表现为闪耀及消息噪声等问题。这些不良现象一般是由误触发或过早关断可控硅等要素形成的。误触发的底子原因是在可控硅导通时 呈现了电流振动。图3以图表方法对该影响进行了阐明。

图2.可控硅导通的作业条件

图3 可控硅电流(可控硅屡次触发,但不能保持导通)

可控硅导通时,AC市电电压简直瞬间施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振动。假如调光器电流在振动期间低于可控硅保持电流, 可控硅将中止导通。可控硅触发电路充电,然后再次导通可控硅。这种不规则的屡次可控硅重启动(如图3),可使LED驱动发生消息噪声或LED闪耀。规划更 为简略的 EMI滤波器有助于下降此类不必要的振动。要想完成超卓的调光功用,输入EMI滤波器电感和%&&&&&%须尽或许地小。

关于可控硅来说,保持导通所需的保持电流一般介于8 mA到75 mA之间。白炽灯比较简单保持这种电流巨细,但关于功耗仅为等效白炽灯10%的LED灯来说,该电流可下降到可控硅保持电流以下,导致可控硅过早关断。这样就会形成闪耀或约束可调光规模。

细微闪耀问题

表1 DIAC特性

从表1可见因为DIAC的特性描绘了正反击穿电压存在差错,击穿电压不对称会引起可控硅的正半周和负半周的导通角不一样(见图4A),在低成本的调光器中特别显着,输出电流也会跟从输入改变(如图4b),引起LED灯忽亮忽暗,特别在低输出时显着。

英飞凌有用LED驱动调光解决方案

根据以上问题,英飞凌推出一种专为高效离线式 LED调光驱动使用规划的准谐振 PWM 操控器–ICL8002G,可用作反激式变换器或降压转换器的规划与使用。其准谐振作业形式、 初级侧操控、集成式 PFC 和切相调光操控、各种维护功用使其成为适用于可调光的 LED 球泡灯超卓的体系解决方案。与 ICL8001G比较,新的 ICL8002G在调旋光功用和输出电流稳定性方面有巨大改进。能够经过添加阻尼电路和泄放电路使它与根据 TRIAC 的切相调光器的兼容性得以改进,并经过额定的线性调整电路使输出电流在很宽的输入电压规模内保持稳定。

下表所示为ICL8002G演示板规划标准

原理图

图5 根据ICL8002G 12W可控硅调光LED球炮灯使用的原理图

根据 TRIAC 的调光器的兼容性

根据TRIAC 的调光器能够完美用于白炽灯等阻性负载。当它们用于开关式 LED驱动器等非线性负载时,或许发生闪耀问题,这主要是因保持电流缺乏(LED整个灯具所耗费电流小于可控硅的保持电流)以及电流振动–特别是在 TRIAC 导通期间形成的。因而,为了进步与根据 TRIAC 的调光器的兼容性,一般在 LED 驱动器中添加泄放电路和阻尼电路。此规划中包括的被动式泄放电路(由 C1,C2,R4,R5 组成)能够使输入电流大于 TRIAC 的保持电流阈值之上。R1、R2 这两个电阻器被用于按捺振动及减小浪涌电流。细微闪耀解决方法及试验数据

图 5中电路A由R6、R7、R8、C4、Q2、ZD1组成的电路网络专为深度调光及改进忽亮忽暗(细微闪耀),其间ZD1是一个维护二极管避免Q2的Vbe 过压击穿,R6、R7、R8组成了一个分压检测器,因为C4的容量较大,因而C4端是一个滑润电压。下图6A是在输出电流较小时且未添加上述电路的C5电 压波形(两个相邻半波输入不对称)。若添加此电路后,当C4端的电压如下图红线的电压时,C5的电压会经过Q2被箝位得到一个较为均匀的电压如图6B所 示,一起因为VR端电压的凹凸决议输出电流巨细,不均匀的VR端电压会导致LED闪耀,相反较为均匀的VR端电压将会改进输出LED的细微闪耀。C5的电 压经过Q2跟从C4端电压的改变而改变,若在低导通角时C5端的电压会经过Q2跟从C4端电压降到更低的电压以到达减小输出电流然后添加调光规模完成深度调光。

图7 所示为C4,C5实践的测验波形,其间棕黄色是C5端电压,蓝色线是C4端电压。实测证明添加电路A后是能够改进VR端电压不对称现象。

图8A所示为LED输出电流波形是没有添加电路A,正负半周相差太大导致输出会有忽亮忽暗的细微闪耀,图8B是添加了电路A的输出LED的电流波形,能够看到添加此电路后LED的闪耀问题会有所改进。

线性调整率

图 9 显现的是测得的 LED 电流与电源电压的联系。在整个输入电压规模内 (180Vac-265Vac),最大电流误差被约束为 ±3%.

图9.输入电压VS 输出电流

调光曲线

图10显现的是测得的LED调光规模与可控硅导通视点的联系。调光规模能够下降到1%以下。

图10.LED调光曲线(LED调光规模VS可控硅导通角)

维护功用

输出开路维护

在运行期间,假如输出端为开路状况,输出电压会升高,所以 MOSFET 关断时VCC绕组发生的电压也会升高。ICL8002G的引脚 ZCV经过R15和R16检测VCC绕组电压, ZCV电压一到达 OVP 阈值 (Vzcovp = 3.7V) 就会触发输出过压维护IC 将进入锁存关断形式。另一方面,VCC绕组发生的电压将为 Vcc 供电,假如 Vcc 到达阈值 (Vvccovp = 25V),则会触发 Vcc 过压维护。在此演示板规划中,当输出端处于开路状况时,ZCV脚电压将会到达OVP阈值且被触发,IC 也将进入锁存关断形式。锁存关断形式下的功耗小于 0.5W.

输出短路维护

假如输出端短路,%&&&&&% 将经过 VCC 欠压维护方法切换至主动重启形式。此形式下的总输入功耗会保持在低于1W水平。

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