基于C8051F3xx的全数字PFC可控硅调光驱动高亮LED解决方案

　　可控硅的原理及特性：标准的双向可控硅既可被栅极的正向电流触发，也能被栅极的反向电流触发，它可以在四个象限内导通。当栅极电压达到门限值ＶＧＴ且栅电流达到门限值ＩＧＴ时，可控硅被触发导通。当触发电流的脉宽较窄时，则应提高触发电平。当负载电流超过可控硅的闩电流ＩＬ时，即使此时的栅电流减为零，可控硅仍能维持导通状态。在负载电流为零时，最好用反相的直流或单极性脉冲的（栅极）电流触发。

　　可控硅相控斩波原理如图3所示：在正弦波交流过零后的某一相位，在可控硅的栅极上加一正触发脉冲，使可控硅触发导能，根据可控硅的开关特性，这一导通将维持到正弦波的正半周结束。所以在正弦波的正半周中，范围内可控硅不导通，这一范围叫做可控硅的控制角；而在的相位区间可控硅导通，这一范围为可控硅的导通角，常用表示。同样，在正弦交流电的负半周，对处于反向联接的另一只可控硅，在相位角 时施加触发脉冲，使其导通。如此周而复始，对正弦波的每一半周期控制其导通，获得相同的导通角。如果改变触发脉冲的触发相位，即改变可控硅导通角（或控制角）的大小。

4.3 可控硅调光的难点以及我们的应对策略

　　目前可控硅调光的难点有：例如导通角检测不准、调光不够快速以及稳定、低压无法启动、功率因数低、功率因数不稳定等问题。

　　我们的应对策略是：采用软硬件给合的方法进行导通角的检测，可以精确的检测导通角，导通角的误差可以达到0.5%以内；利用快速的PWM更新速度和精度，可以使输入与输出很好地对应，达到调光快速性以及精确性即稳定性；稳定可靠的辅助电源设计可以使系统在导通角为最小的时候直接起动；功率因数稳定问题通过优化设计软件来达到，且功率因数高。

5、 方案实现

5.1 硬件描述

图4 原理框图

　　本方案的原理框图如图4所示：首先利用可控硅对220V交流输入进行斩波，再经过EMI滤波器、整流桥后，输入电压经分压后输入到MCU。通过控制MOSFET的占空比来控制变压器的输出，即输出电压的大小和LED电流的大小。利用光耦对LED的电压和电流进行隔离采样，MCU通过检测到导通角、输入电压、输入电流和LED电压、电流的采样反馈信号共同进行调整MOSFET的占空比，从而达到LED灯的无级调光。电路结构拓扑框图如图5所示。

图5 电路结构