(3)冲击电流问题。由于可控硅前沿斩波使得输入电压可能一直处于峰值附近,输入滤波电容将承受大的冲击电流,同时还可能使得可控硅意外截止,导致可控硅不断重启,所以一般需要在驱动器输入端串接电阻来减小冲击。
(4)导通角较小时LED会出现闪烁。当可控硅导通角较小时,由于此时输入电压和电流均较小,导致维持电流不够或者芯片供电Vcc不够,电路停止工作,使LED产生闪烁。
2 一种可控硅调光的LED驱动电源
线性调光存在的问题,即人眼在低亮度情况下对光线的细微变化很敏感;而在较亮时,由于人眼视觉的饱和,光线较大的变化却不易被察觉。并提出了利用单片机编程来实现调光信号和调光输出的非线性关系(如指数、平方等关系)的方法,使得人眼感觉的调光是一个线性平稳过程。
文中设计的电路利用RC充放电电路来实现这一功能。
图2是一种利用普通的脉宽调制PWM芯片结合外围电路来搭建可控硅调光的LED驱动电路框图。维持电流补偿电路通过检测R1端电压(即输入电流)来控制流过维持电流补偿电路的电流。当输入电流较小时,维持电流补偿电路上流过较大的电流;当输入电流较大时,维持电流补偿电路关断,维持电流补偿以恒流源的形式保证可控硅的维持电流。调光控制电路包括比较器、RC充放电电路和增益电路。实验中选用一款旋钮行程和斩波角成正比的可控硅调光器,其最小导通角约为30°。
根据图2中,RC充放电电路的输出经过增益电路后可得电流参考为:式中k为增益,VC为RC充放电电路的输入电压,τ为RC的时间系数,θ为可控硅的导通角。
则在最小导通角对应的输出为零,即电路输出的最大值对应电流参考的最大值:从式(1)和式(2)可得输出电流表达式如式(3)所示,输出电流在不同RC时间系数下随可控硅导通角之间的关系如图3a)所示。
在斩波角为θ时,电路对应的输入功率为:式中Vp为输入电压峰值,Rin为等效输入阻抗。
假设电路的变换效率为η,且电路的输出功率为PO=IO·UO,则可得到电路的等效输入阻抗如式(5)所示。
从式(5)可得电路的功率因数如式(6)所示,功率因数随可控硅的导通角的关系如图3b)所示。
3 实验及结果
根据以上分析,本文设计一台基于反激变换器的可控硅调光LED驱动器,控制芯片为NCP1607;输入交流电压220V,最大输出功率为25W,最大输出电流为0.7A;以3串(每串10只0.8W的LED灯)相并联作为负载;RC时间系数选择0.5,增益为0.2。电路的实验波形和工作特性曲线如图4所示。