基于反激式LED驱动芯片的可控硅调光设计

By | 2020年7月24日

  通过多年的倒退,受害予老本的升高及技巧的更新,LED使用正在最近几年获得了日新月异的倒退。假如可以兼容除了了灯具之外的设施,将会节流很年夜的老本,使LED更快地庖代以后的照明产物。以后照明用的调光器年夜局部为可控硅调光,因而所设计的LED驱动芯片若能兼容可控硅调光,则具备严重的意思。因为LED驱动是一门新兴的技巧,市场上能兼容可控硅调光的芯片还很少,因而本文的钻研具备探究钻研的意思。


  1 TRIAC调光原理及简介


  今朝市场上支流的非节能调光器多为TRIAC调光形式,即三端双向可控硅调光。TRIAC调光器也是今朝使用最广的调光器。


  图l为典型的双向可控硅调光电路原理图。将尺及C衔接成为RC电路,电源给C充电的时分,能够令TRIAC调光器提早启动,直至C的电压回升至涉及DI。AC的触发点电压(普通为32 V)。调整电位计R的电阻可扭转启动提早工夫,从而扭转TRIAC调光器的“导通工夫”,即扭转其“导通角”。因而,负载取得的均匀供电即可扭转。图2显示了典型的AC通过TRIAC后的电压电路孕育发生一个振荡。



 



  2 调光的难点与需求处理的成绩


  TRIAC维持导通需求3个前提:触发电流,c、锁定电流五以及Hold电流I H:


  (1),G是触发TRIAC导通的前提,只有触发了TRI—AC导通,能力使双向可控硅导通;


  (2),L是指正在NPNP放年夜的进程中,假如要使NPNP延续导通的所需的一个最小电流;


  (3)如是指TRIAC失常工作之后,假如电流掉患上过小,会招致TRIAC截止,以是锁定电流就是维持导通所需求的最小电流。


  正在LED驱动电路中,因为传导辐射EMI的要求,需求正在全桥以前搁置电感(图3中的L1,L2)来避免外界的辐射滋扰。一样,因为年夜少数LED驱动电路采纳开关电源架构121,为了避免高级变压器的漏劝化致的电压尖峰,需求正在主级加一个年夜电容(图3中的C13)来缓冲电压尖峰。这样正在母线电压的电路中有电流流过期,因为LC振荡会招致电流,使电流振荡到Hold电流如下。正在TRIAC导通的霎时,相称于给LC电路一个阶跃呼应,使电路孕育发生一个振荡。



  3 damping电阻防振荡原理剖析


  对电路列KVL,可患上:



  假如不电阻,将孕育发生振荡波形;假如退出阻尼电阻,当(R/2L)2>lILC时,可以使阻尼振荡减小。以是,假如正在电路中退出damping电阻,能够使经过TRIAC的电流由振荡变为了欠阻尼的状况,保障没有使流过的电流低于Hold电流如下,从而保障延续的对LED调光。处理了振荡的成绩。


  4 静态damping电阻性能完成


  前文提到需求正在EMl电感与反激电容间加一个damping电阻来避免LC振荡。然而因为这个电阻需求加正在主回路之间,因而主电流正在TRIAC守旧的工夫内电流城市流过电阻,招致电阻耗费的功率过年夜,实测这个电阻会丧失约10%的效率,而效率是电源产物重要思考的要素,因而,设计了图4所示的静态电阻的电路。该电路能够正在电压导通的霎时(1 ms之内)导通,而后正在1 ms后封闭。



  正在TRIAC导通后,可患上以下公式:



  如图5所示,母线经过R5l给C50充电,拔取适当的时问参数。达到M50的导通电压Vth(2V)的工夫约为l ms。Q50的作用是,当导通电压到了波谷时,MOS下次仍能失常充电设计。当到了谷底时,Q60的E极的电压高于B极,Q60导通,岱0的电压开端放电。通过实测,设计好的静态电阻能将LED的效率由70%进步到80%。并且这1 ms的导通工夫能无效地防止LC的震荡区间,达到避免TRIC关断的目的。


 

  5 相位弥补电路


  正在TRIAC导通时期,当相位角导通到了最低的角度时,流过TRIAC的电流曾经十分小。例如正在实际的设计中,调光到30。下就曾经呈现闪动.这显然没有餍足照明规范的要求。为此设计了图6所示的电流弥补电路。


  


  本文基于AC-DC LED恒流驱动芯片MT7920完成TRIAC调光。MT7920是一款基于flyback的高PFC恒流LED驱动芯片川。要完成输入高PFC的性能,需求一个STP PIN来调理输入电流。这里经过给STP PIN进行电流弥补来提供低导通角时所需的电流,达到低导通角调光的目的。该弥补电路一样实用于其余需求TRIAC调光的芯片。


  输出电压P晒为正弦波时,由一个40v的钳位二极管D60将第l点的电压钳制正在40V,相称于一个周期性的脉冲电压。这个电压到了第3点因为电阻分压,变为20V,第1点的电压通过R6一、C62,相称于经过一个Low Pass Filter,失去一个直流重量,因而第2点的电压为第1点的峰值乘以Duty。第3点的电压与第4点C60上的电压相差一个二极管正向压降,取C60/C62的比例为2:1,这样正在全电压下第2点的电压年夜于第4点的电压,当导通角低于90。时,第2点的电压低于第4点的电压,此时Q61导通,有电流流过,能够对芯片进行弥补,达到相位弥补的性能。


  图7显示了该电路的实测波形,能够看到,正在导通角年夜于90。时.第2点的电压高于第4点电压;当导通角低于90。时.第4点高于第2点.Q61导通。 



  6 测试后果及相干波形


  基于AC—DC LED恒流驱动芯片MT7920,设计了以下PCB板,而且正在180 V一265 V电压下测试了电路的工作状态,测试的后果如图8所示。


  


  测试后果显示,电路正在全电压范畴内能失常工作,启动角度为300阁下,宴测该角度的电流根本上到了5%如下,更低导通角的调光不太年夜的意思。


  本文经过对TRJAc的实践钻研,找到了TRIAc对LED进行调光的成绩所正在,退出了damping电阻处理了调光的成绩。正在此根底上设计了静态电阻的电路,且无效地进步了效率。基于MT7920芯片,依据相位弥补原理设计了正在导通角低下的状况下,也能稳固地对TRIAC进压稳固性的改善。


 


编纂:Cedar