可調光熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器設計

我們先不考慮調光器接入的情況。由于整流二極管具有單向導電性，只有正向偏置時才會導通。只有在AC輸入電壓峰值附近，AC電壓才會高于儲能電容C1上的電壓，二極管才會有電流通過。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，二極管導通時間僅約3ms，對應的導通角僅約60°。

圖5 不考慮調光器時AC輸入電壓、輸入電流和整流濾波輸出電壓

當將白熾燈使用的調光器連接在電子鎮(zhèn)流器輸入端(見圖4)時，Triac只有在AC輸入電壓大于平滑電容器C1上的電壓時才會被觸發(fā)導通。這樣雖然在一定程度上也能對熒光燈進行調光，但會使燈光閃爍，不能實用。

2)Triac調光解決方案

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

圖6 Triac調光解決方案框圖

除了對燈電流感測反饋之外，還要對調光器之后的AC輸入電壓進行感測，并將感測信號輸入到L6574的運算放大器的同相端，作為參考控制電壓。電壓檢測電路非常簡單，可利用一個電阻分壓器采樣，然后加一個整流濾波網(wǎng)絡。

對調光器之后的電壓進行檢測，實際上是對調光電位器的旋鈕位置(亦即Triac的導通角)進行控制。

為了實現(xiàn)平滑調光，必須對鎮(zhèn)流器電路附加一個單級PFC電路。在圖6中，C2、C3、VD5、VD6、L2、C3和功率MOSFETVT1、VT2則為單級PFC電路。

為了說明單級功率因數(shù)校正(PFC)電路的工作原理，我們假定開關的死區(qū)時間(即VT1關斷后到VT2導通之間的時間間隔)可以忽略;VT1與VT2的占空比為50%;在一個開關周期內，電容C2和C3上的電壓是恒定的。圖7給出了一個開關周期中通過電感L2的電流iL2的波形。

圖7 單個開關周期電感L2電流

iL2可以分為4個階段。

t0～t1：該時段L2充電。在t=t0時，VT1已開通，VT2斷開，C2通過VD5、VT1給L2充電，iL2線性增大，在t1時刻，VT1關斷，VT2開通，iL2達到正向峰值。

t1

t2

t3

事實上，單級PFC電路是由兩個升壓電路構成的，iL2雙向工作，并且在臨界不連續(xù)模式操作。加入單級PFC電路后，AC輸入電流可連續(xù)通過整流器中的二極管，Triac幾乎可以在0°～180°的任意時刻上被觸發(fā)導通，直到AC正弦電壓接近零時才被關斷，這樣就擴大了調光范圍。

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

圖8 220Vac、50Hz條件下的調光特性

其中，Ton為Triac在AC線路半周期(10ms)內的導通時間，Plamp是實測燈功率。從圖8可以看到，隨著Triac導通時間的增加，燈功率相應增加，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在任意點上都可以導通，在半周期中的整流二極管導通幾乎從0°到180°，而未采用單級PFC電路時的導通角僅為60°(見圖5)，線路功率因數(shù)達到0.9以上。當然，加入單級PFC電路的目的最主要的還是使Triac在0°～180°之間的任意點都可以被觸發(fā)導通。

圖9 輸入電壓、電流波形

4 結語

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