可調(diào)光熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)

我們先不考慮調(diào)光器接入的情況。由于整流二極管具有單向?qū)щ娦?，只有正向偏置時(shí)才會(huì)導(dǎo)通。只有在AC輸入電壓峰值附近，AC電壓才會(huì)高于儲(chǔ)能電容C1上的電壓，二極管才會(huì)有電流通過(guò)。因此，AC輸入電流不再呈正弦形狀，而是高幅度的尖峰脈沖，如圖5所示。在10ms的半周期中，二極管導(dǎo)通時(shí)間僅約3ms，對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通角僅約60°。

圖5 不考慮調(diào)光器時(shí)AC輸入電壓、輸入電流和整流濾波輸出電壓

當(dāng)將白熾燈使用的調(diào)光器連接在電子鎮(zhèn)流器輸入端(見(jiàn)圖4)時(shí)，Triac只有在AC輸入電壓大于平滑電容器C1上的電壓時(shí)才會(huì)被觸發(fā)導(dǎo)通。這樣雖然在一定程度上也能對(duì)熒光燈進(jìn)行調(diào)光，但會(huì)使燈光閃爍，不能實(shí)用。

2)Triac調(diào)光解決方案

為了實(shí)現(xiàn)采用白熾燈可控硅調(diào)光器對(duì)電子鎮(zhèn)流器的平滑調(diào)光，消除燈閃爍，解決方案如圖6所示。

圖6 Triac調(diào)光解決方案框圖

除了對(duì)燈電流感測(cè)反饋之外，還要對(duì)調(diào)光器之后的AC輸入電壓進(jìn)行感測(cè)，并將感測(cè)信號(hào)輸入到L6574的運(yùn)算放大器的同相端，作為參考控制電壓。電壓檢測(cè)電路非常簡(jiǎn)單，可利用一個(gè)電阻分壓器采樣，然后加一個(gè)整流濾波網(wǎng)絡(luò)。

對(duì)調(diào)光器之后的電壓進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)際上是對(duì)調(diào)光電位器的旋鈕位置(亦即Triac的導(dǎo)通角)進(jìn)行控制。

為了實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)光，必須對(duì)鎮(zhèn)流器電路附加一個(gè)單級(jí)PFC電路。在圖6中，C2、C3、VD5、VD6、L2、C3和功率MOSFETVT1、VT2則為單級(jí)PFC電路。

為了說(shuō)明單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)電路的工作原理，我們假定開(kāi)關(guān)的死區(qū)時(shí)間(即VT1關(guān)斷后到VT2導(dǎo)通之間的時(shí)間間隔)可以忽略;VT1與VT2的占空比為50%;在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，電容C2和C3上的電壓是恒定的。圖7給出了一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中通過(guò)電感L2的電流iL2的波形。

圖7 單個(gè)開(kāi)關(guān)周期電感L2電流

iL2可以分為4個(gè)階段。

t0～t1：該時(shí)段L2充電。在t=t0時(shí)，VT1已開(kāi)通，VT2斷開(kāi)，C2通過(guò)VD5、VT1給L2充電，iL2線性增大，在t1時(shí)刻，VT1關(guān)斷，VT2開(kāi)通，iL2達(dá)到正向峰值。

t1

t2

t3

事實(shí)上，單級(jí)PFC電路是由兩個(gè)升壓電路構(gòu)成的，iL2雙向工作，并且在臨界不連續(xù)模式操作。加入單級(jí)PFC電路后，AC輸入電流可連續(xù)通過(guò)整流器中的二極管，Triac幾乎可以在0°～180°的任意時(shí)刻上被觸發(fā)導(dǎo)通，直到AC正弦電壓接近零時(shí)才被關(guān)斷，這樣就擴(kuò)大了調(diào)光范圍。

對(duì)于圖6所示的電路，如果負(fù)載是20W的節(jié)能燈，并且AC輸入電壓范圍為180～260VAC，最低開(kāi)關(guān)頻率是45kHz,L2=L1=2.8mH,C1=10μF,C4=0.1μF,C5=5.6nF,VT1和VT2為STD4NK50型MOSFET，在220V/50Hz下的調(diào)光特性如圖8所示。

圖8 220Vac、50Hz條件下的調(diào)光特性

其中，Ton為T(mén)riac在AC線路半周期(10ms)內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，Plamp是實(shí)測(cè)燈功率。從圖8可以看到，隨著Triac導(dǎo)通時(shí)間的增加，燈功率相應(yīng)增加，從而使燈亮度增加。反之，Ton越短，燈功率則越小，燈光也就越暗。

圖9為AC輸入電壓和電流波形。由該圖可以看出，雖然AC電流在其峰值附近出現(xiàn)了尖峰，但Triac在任意點(diǎn)上都可以導(dǎo)通，在半周期中的整流二極管導(dǎo)通幾乎從0°到180°，而未采用單級(jí)PFC電路時(shí)的導(dǎo)通角僅為60°(見(jiàn)圖5)，線路功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。當(dāng)然，加入單級(jí)PFC電路的目的最主要的還是使Triac在0°～180°之間的任意點(diǎn)都可以被觸發(fā)導(dǎo)通。

圖9 輸入電壓、電流波形

4 結(jié)語(yǔ)

L6574是一種可調(diào)光熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器控制器?；贚6574的鎮(zhèn)流器，附加一個(gè)單級(jí)PFC電路，再通過(guò)L6574中的運(yùn)算放大器對(duì)輸入電壓和燈平均電流進(jìn)行感測(cè)，借助于調(diào)頻和調(diào)壓雙重作用，可以使用傳統(tǒng)白熾燈Traic調(diào)光器，實(shí)現(xiàn)從20%～100%調(diào)光，使其在節(jié)能方面發(fā)揮很大的優(yōu)勢(shì)。