基于L6574的典型可調(diào)光鎮(zhèn)流器電路-設計應用

精品文檔-下載后可編輯基于L6574的典型可調(diào)光鎮(zhèn)流器電路-設計應用目前節(jié)能燈是應用Z廣泛的一種電光源。雖然因半導體照明的異軍突起，電子節(jié)能燈已不再處于照明領域的技術前沿，但其發(fā)展?jié)摿κ遣蝗葜靡傻?。在普通照明領域，LED光源在相當長的時間內(nèi)不可能完全取代節(jié)能燈。面對能源短缺的嚴峻形勢，調(diào)光技術在照明領域日益引起人們的關注。用戶根據(jù)實際需要對節(jié)能燈進行調(diào)光，是一種節(jié)能的舉措。對節(jié)能燈調(diào)光，有數(shù)種方案可供選擇。其中，三端雙向晶閘管（Triac）傳統(tǒng)調(diào)光器，是一種低成本簡單模擬調(diào)光方案。采用Triac調(diào)光器對基于控制IC的電子鎮(zhèn)流的節(jié)能燈調(diào)光，其基本前提是鎮(zhèn)流器控制IC必須具備可調(diào)光功能?？烧{(diào)光節(jié)能燈有很多，ST公司生產(chǎn)的L6574就是其中的一種代表性器件。1可調(diào)光鎮(zhèn)流器控制器L6574簡介L6574采用16引腳SO和DIP封裝，引腳排列如圖1所示。L6574的引腳排列

圖1L6574的引腳排列

表1列示了L6574的各個引腳功能。表1L6574的引腳功能L6574的引腳功能L6574的工作原理可以用圖2來說明。

L6574工作原理圖圖2L6574工作原理圖L6574上、下兩個驅(qū)動器指定驅(qū)動外接半橋開關（MOSFET）。L6574含有壓控振蕩器和燈絲預熱定時比較器。當IC振蕩器啟動后，首先輸出預熱頻率fPRE，其值由IC引腳2上的外接電阻RPRE、引腳4上的外接電阻RING和引腳3上的外接電容CF設定，計算公式是：

燈絲加熱時間tPRE由IC引腳1外部接地電容CPRE設定，并可按照（2）式計算：

預熱結(jié)束后，頻率從fPRE向低處的正常運行頻率fING掃描。當頻率通過負載LC網(wǎng)絡的諧振頻率時，在燈電容上產(chǎn)生一個高壓脈沖將燈點亮。點燈時間tIGN為預熱時間的10%，即：燈引燃后，在運行頻率fING上工作。fING可以按照（4）式計算：L6574含有一個高輸入阻抗、寬帶、大共模范圍和低輸出阻抗的運算放大器，用來閉環(huán)控制燈光電流，并實現(xiàn)調(diào)光功能。L6574引腳EN1、EN2內(nèi)部是門限電壓為0.6V的比較器，可以識別來自輸入端上的小于200ns的短脈沖，對過電壓或燈絲熔斷、燈未接入起保護作用。當IC引腳EN1出現(xiàn)高電平時，則強制IC進入關閉模式，振蕩電路停止振蕩。當引腳EN2輸入高電平電壓時，IC重新進入啟動時序。L6574引腳VS上的導通電壓為10.2V，欠電壓關閉門XS8V，VS電壓被內(nèi)部穩(wěn)壓二極管箝位在15.6V的電平上。2基于L6574的典型可調(diào)光鎮(zhèn)流器電路基于L6574的典型58W可調(diào)光鎮(zhèn)流器半橋逆變器和諧振輸出級電路根據(jù)國際標準IEC61000-3-2要求，由于燈功率25W，所以必須采用功率因數(shù)校正（PFC）。圖3電路的前端，是基于L6561的有源PFC升壓轉(zhuǎn)換器，為圖3所示的鎮(zhèn)流器部分提供400V的DC總線電壓，并保證系統(tǒng)輸入功率因數(shù)達0.99，AC輸入電流總諧波失真（THD）10%。啟動電阻R3和R4連接在橋式整流輸出端，而不是連接在DC400V的母線上，可以使R3和R4承受較低的電壓。IC2啟動后，只要半橋開始產(chǎn)生輸出，高頻電壓經(jīng)C11耦合，VD2整流和C6、C20濾波，加至IC2引腳12，為IC2供電。引腳12上的電壓VS被VDZ1箝位在14V。IC2引腳2上的電位器R14調(diào)至Z大時的電阻值是4.7kΩ，因此，RPRE=R13R14R15=100kΩ4.7kΩ1.5kΩ=106.2kΩ。IC2引腳4上的接地電阻R19=RING=100kΩ，引腳3上的電容C13=CF=470PF，引腳1上的電容C14=CPRE=0.82μF，按照（1）～（4）式計算：fPRE=60kHz，tPRE=1.2s，tIGN=0.12s，fING≈30kHz。如果燈管未接入，IC2引腳12上的電壓VS經(jīng)電阻R26和R27加至引腳8（EN1），CMOS比較器將強制IC2進入關閉模式，半橋電路截止。在燈絲預熱之后，如果燈不能被點亮，電阻R30上將產(chǎn)生一個額外電壓，經(jīng)VD4整流和C15濾波，加至IC2引腳9（EN2），IC2則重新進入預熱和點燈程序。半橋下面MOSFET源極上連接的R25是電流檢測電阻，R25上的電流檢測信號經(jīng)R33加至IC2的引腳6（OPIN_）。IC2的引腳5（OPOUT）與引腳4（RING）之間連接VD3和R18，VD3的作用是防止開關頻率低于由R13等設定的頻率。在燈點火時，R25上的電壓增加，IC2中的運算放大器則開始對燈電流進行閉環(huán)控制。調(diào)節(jié)R14的電阻值，則可以改變開關頻率，從而調(diào)節(jié)燈電流和燈功率，實現(xiàn)調(diào)光功能。3Triac調(diào)光器調(diào)光的實現(xiàn)1）普通電子鎮(zhèn)流器利用Triac調(diào)光器調(diào)光會出現(xiàn)燈閃爍白熾燈是一種純正電阻性負載，利用傳統(tǒng)Triac調(diào)光器對白熾燈進行調(diào)光，Triac在AC輸入正弦波的任意時刻都能被觸發(fā)導通，直到正弦電壓接近零時才被關斷。因此，白熾燈可以實現(xiàn)幾乎從0%到100%的平滑調(diào)光。電子鎮(zhèn)流器的情況與白熾燈比較是完全不同的，Ttiac調(diào)光器連接在橋式整流器（或濾波器）輸入端我們先不考慮調(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?。不考慮調(diào)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(diào)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(diào)光，但會使燈光閃爍，不能實用。2）Triac調(diào)光解決方案為了實現(xiàn)采用白熾燈可控硅調(diào)光器對電子鎮(zhèn)流器的平滑調(diào)光，消除燈閃爍，解決方案如圖6所示。除了對燈電流感測反饋之外，還要對調(diào)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(diào)光器之后的電壓進行檢測，實際上是對調(diào)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(diào)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(nèi)，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。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。t1t2t3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(diào)光范圍。對于所示的電路，如果負載是20W的節(jié)能燈，并且AC輸入電壓范圍為180～260VAC，Z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(diào)光特性其中，Ton為Triac在AC線路半周期（10ms）內(nèi)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。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