可调光荧光灯交流电子镇流器设计
引言
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/174735.htm目前节能灯是应用最广泛的一种电光源。虽然因半导体照明的异军突起,电子节能灯已不再处于照明领域的技术前沿,但其发展潜力是不容置疑的。在普通照明领域,LED光源在相当长的时间内不可能完全取代节能灯。
面对全球能源短缺的严峻形势,调光技术在照明领域日益引起人们的关注。用户根据实际需要对节能灯进行调光,是一种节能的举措。对节能灯调光,有数种方案可供选择。其中,三端双向晶闸管(Triac)传统调光器,是一种低成本简单模拟调光方案。采用Triac调光器对基于控制IC的电子镇流的节能灯调光,其基本前提是镇流器控制IC必须具备可调光功能。可调光节能灯控制芯片有很多,ST公司生产的L6574就是其中的一种代表性器件。
1 可调光镇流器控制器L6574简介
L6574采用16引脚SO和DIP封装,引脚排列如图1所示。
![L6574的引脚排列](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_0.jpg)
图1 L6574的引脚排列
表1列示了L6574的各个引脚功能。
表1 L6574的引脚功能
![L6574的引脚功能](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_1.jpg)
L6574的工作原理可以用图2来说明。
![L6574工作原理图](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_2.jpg)
图2 L6574工作原理图
L6574上、下两个驱动器指定驱动外接半桥开关(MOSFET)。L6574含有压控振荡器和灯丝预热定时比较器。当IC振荡器启动后,首先输出预热频率fPRE,其值由IC引脚2上的外接电阻RPRE、引脚4上的外接电阻RING和引脚3上的外接电容CF设定,计算公式是:
![公式](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_3.jpg)
灯丝加热时间tPRE由IC引脚1外部接地电容CPRE设定,并可按照(2)式计算:
![公式](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_4.jpg)
预热结束后,频率从fPRE向低处的正常运行频率fING扫描。当频率通过负载LC网络的谐振频率时,在灯电容上产生一个高压脉冲将灯点亮。点灯时间tIGN为预热时间的10%,即:
![公式](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_5.jpg)
灯引燃后,在运行频率fING上工作。fING可以按照(4)式计算:
![公式](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_6.jpg)
L6574含有一个高输入阻抗、宽带、大共模范围和低输出阻抗的运算放大器,用来闭环控制灯光电流,并实现调光功能。
L6574引脚EN1、EN2内部是门限电压为0.6V的比较器,可以识别来自输入端上的小于200ns的短脉冲,对过电压或灯丝熔断、灯未接入起保护作用。当IC引脚EN1出现高电平时,则强制IC进入关闭模式,振荡电路停止振荡。当引脚EN2输入高电平电压时,IC重新进入启动时序。
L6574引脚VS上的导通电压为10.2V,欠电压关闭门限时8V,VS电压被内部稳压二极管箝位在15.6V的电平上。
2 基于L6574的典型可调光镇流器电路
基于L6574的典型58W可调光镇流器半桥逆变器和谐振输出级电路如图3所示。
![基于L6574的58W镇流器电路](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_7.jpg)
图3 基于L6574的58W镇流器电路
根据国际标准IEC61000-3-2要求,由于灯功率>25W,所以必须采用功率因数校正(PFC)。图3电路的前端,是基于L6561的有源PFC升压转换器,为图3所示的镇流器部分提供400V的DC总线电压,并保证系统输入功率因数达0.99,AC输入电流总谐波失真(THD)10%。
启动电阻R3和R4连接在桥式整流输出端,而不是连接在DC400V的母线上,可以使R3和R4承受较低的电压。IC2启动后,只要半桥开始产生输出,高频电压经C11耦合,VD2整流和C6、C20滤波,加至IC2引脚12,为IC2供电。引脚12上的电压VS被VDZ1箝位在14V。
IC2引脚2上的电位器R14调至最大时的电阻值是4.7kΩ,因此,RPRE=R13+R14+R15=100kΩ+4.7kΩ+1.5kΩ=106.2kΩ。IC2引脚4上的接地电阻R19=RING=100kΩ,引脚3上的电容C13=CF=470PF,引脚1上的电容C14=CPRE=0.82μF,按照(1)~(4)式计算:
fPRE=60kHz,tPRE=1.2s,tIGN=0.12s,fING≈30kHz。
如果灯管未接入,IC2引脚12上的电压VS经电阻R26和R27加至引脚8(EN1),CMOS比较器将强制IC2进入关闭模式,半桥电路截止。在灯丝预热之后,如果灯不能被点亮,电阻R30上将产生一个额外电压,经VD4整流和C15滤波,加至IC2引脚9(EN2),IC2则重新进入预热和点灯程序。
半桥下面MOSFET源极上连接的R25是电流检测电阻,R25上的电流检测信号经R33加至IC2的引脚6(OPIN_)。IC2的引脚5(OPOUT)与引脚4(RING)之间连接VD3和R18,VD3的作用是防止开关频率低于由R13等设定的频率。在灯点火时,R25上的电压增加,IC2中的运算放大器则开始对灯电流进行闭环控制。调节R14的电阻值,则可以改变开关频率,从而调节灯电流和灯功率,实现调光功能。
3 Triac调光器调光的实现
1)普通电子镇流器利用Triac调光器调光会出现灯闪烁
白炽灯是一种纯正电阻性负载,利用传统Triac调光器对白炽灯进行调光,Triac在AC输入正弦波的任意时刻都能被触发导通,直到正弦电压接近零时才被关断。因此,白炽灯可以实现几乎从0%到100%的平滑调光。
电子镇流器的情况与白炽灯比较是完全不同的,Ttiac调光器连接在桥式整流器(或EMI滤波器)输入端,如图4所示。
![Triac调光器连接在桥式整流器输入端](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20131009/174735_1_8.jpg)
图4 Triac调光器连接在桥式整流器输入端
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