完整的LED調(diào)光電路設(shè)計(jì)過程

最近美國國家半導(dǎo)體公司開發(fā)直接連接雙向交流觸發(fā)三極體調(diào)光器，幾乎完全不會發(fā)生閃爍現(xiàn)象的LED驅(qū)動IC LM3445與評鑒基板。接著筆者組合評鑒基板與簡易雙向交流觸發(fā)三極體調(diào)光電路，說明LM3445的評基板鑒與電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

　　評鑒基板封裝LM3445、電源電路，以及周邊電路，評鑒基板使用雙向交流觸發(fā)三極體調(diào)光電路，輸入已經(jīng)受到位相控制的電壓，利用高頻切換器提供LED電流，LED驅(qū)動器設(shè)有可以控制流入LED電流峰值的降壓轉(zhuǎn)換器，動作時設(shè)定OFF時間超過一定值以上。動作上首先接受雙向交流觸發(fā)三極體調(diào)光電路的輸出電壓，接著檢測雙向交流觸發(fā)三極體的ON時段，再將此信號轉(zhuǎn)換成流入LED電流指令值，此時流入LED電流與雙向交流觸發(fā)三極體ON時間呈比例，就能夠沿用傳統(tǒng)白熱燈泡的調(diào)光電路。此外上記評鑒基板支持還主從結(jié)構(gòu)，能夠以相同電流調(diào)光復(fù)數(shù)LED。

　　評鑒與電路整體架構(gòu)

　　圖1(a)是評鑒電路方塊圖;圖1(b)是雙向交流觸發(fā)三極體的調(diào)光電路，由圖可知本電路采取“Anode fire”方式，使用雙向交流觸發(fā)三極體的兩端電壓當(dāng)作驅(qū)動電壓，通過可變電阻VR后，使電容器C1充正電壓或是負(fù)電壓，此時不論極性，電容器C1的電壓一旦超過一定程度，觸發(fā)二極管通電會使雙向交流觸發(fā)三極體點(diǎn)弧，流入雙向交流觸發(fā)三極體的電流，即使超過一值仍舊持續(xù)通電，電流則流入負(fù)載。

　　圖中的二極管D1～D4與15kΩ電阻，連接于雙向交流觸發(fā)三極體的兩端，主要目的不論極性都能夠使電容器C1的開始充電電壓維持一定值，此外為避免受到商用電源極性影響，因此刻意將此整合成相同點(diǎn)弧位相的電路。由于雙向交流觸發(fā)三極體電路OFF時，不會完全遮斷電流，大約有15kΩ的阻抗值，為減少對評鑒基板的影響，本電路插入1kΩ的假電阻。圖1(c)是供應(yīng)評鑒基板的電壓波形，取電源的正弦波。

　　圖2是評鑒基板的電路圖，根據(jù)圖1(c)的電壓波形可知，輸出調(diào)光LED的電流要求各種技巧，第1調(diào)光必需指定流入LED的電流，因此評鑒基板若能夠從雙向交流觸發(fā)三極體的ON時段獲得信息，理論上LED只要流入與該時段呈比例的電流，LED就能夠沿用傳統(tǒng)白熱燈泡的調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光。

　　LM3445的ON時段在450至1350范圍，支持0%～100%的電流值指令，若以雙向交流觸發(fā)三極體的弧點(diǎn)角度θ表示，它相當(dāng)于1350～450范圍。

　　第2是輸入評鑒基板的電源，使用雙向交流觸發(fā)三極體進(jìn)行位相控制，因此無電壓時段，即使使用高頻切換電路也無法消除閃爍問題。上記電路為消除閃爍，未使用電容輸入型電路，改用填谷電路盡量減輕對電源的影響，因此本電路設(shè)置D4、D8、D9、C7、C9，以C7、C9串行電路使輸入的電壓峰值充電。

　　C7、C9相同容量時，各電容器的充電電壓是輸入電壓峰值的一半，換句話說輸入電壓峰值變成一半時，各電容器開始放電，輸入電壓峰值變成一半為止則以填谷電路動作，如此一來轉(zhuǎn)換器的輸入電壓能夠維持一定，同時還可以高頻使LED點(diǎn)燈。圖3是填谷電路與輸出、入電壓波形。由圖可知輸入電壓波形是雙向交流觸發(fā)三極體輸出整流后的波雙向交流觸發(fā)三極體的ON時段(角度)，大于900時會變成一半，低于900時=1/2×sin(180-ON時段)=1/2×sinθ。

　　第3是LED的電流調(diào)整電路，并不是可以使降壓轉(zhuǎn)換器維持一定頻率方式，而是采用能夠使OFF時段維持一定的方式，因此設(shè)計(jì)上要求承受輸入電壓、LED電流大范圍變動。雖然動作頻率隨著輸入電壓與負(fù)載改變，不過本電路可以完全忽略LED的閃爍問題，輕易設(shè)定頻率范圍。評鑒基板的基本設(shè)計(jì)與動作方式，建立在上記3項(xiàng)設(shè)計(jì)核心技術(shù)，除此之外為設(shè)定條件，電路上還要求其它各種技巧。接著以8個LED為范例，探討評鑒基板的電路定數(shù)。