引言
常見的調光有雙向可控硅調光,、后沿調光、ON/OFF調光,、遙控調光等,。可控硅調光器在傳統(tǒng)的白熾燈等調光照明應用已久,，且不用改變接線,，裝置成本較低，各品牌可控硅調光器的性能和規(guī)格相差不大,，但是其直接應用在LED驅動場合還存在著一系列問題,。
1 雙向可控硅TRIAC調光原理
市面上大多數(shù)可控硅調光器基本結構如圖1所示，其工作原理如下：當交流電壓加雙向可控硅TRIAC兩端時,，由于Rt,、Ct組成的RC充電電路有一個充電時間，電容上的電壓是從0V開始充電的,，并且TRIAC的驅動極串聯(lián)有一個DIAC(雙向觸發(fā)二極管,，一般是30V左右)，因此TRIAC可靠截止,。當Ct上的電壓上升到30V時,，DIAC觸發(fā)導通，TRIAC可靠導通,，此時TRIAC兩端的電壓瞬間變?yōu)榱?，Ct通過Rt迅速放電，當Ct電壓跌落到30V以下時,，DIAC截止,，如果TRIAC通過的電流大于其維持電流則繼續(xù)導通,，如果低于其維持電流將會截止。電感L和電容C的作用是減小電流和電壓的變化率,，以抑制電磁干擾EMI問題,。
可控硅前沿調光器若直接用于控制普通的LED驅動器，LED燈會產(chǎn)生閃爍,，更不能實現(xiàn)寬范圍的調光控制,。原因歸結如下：
(1)可控硅的維持電流問題。目前市面上的可控硅調光器功率等級不同,，維持電流一般是7～75mA(驅動電流則是7～100mA),，導通后流過可控硅的電流必須要大于這個值才能繼續(xù)導通，否則會自行關斷,。
(2)阻抗匹配問題,。當可控硅導通后，可控硅和驅動電路的阻抗都發(fā)生變化,，且驅動電路由于有差模濾波電容的存在,，呈容性阻抗，與可控硅調光器存在阻抗匹配的問題,，因此在設計電路時一般需要使用較小的差模濾波電容,。
(3)沖擊電流問題。由于可控硅前沿斬波使得輸入電壓可能一直處于峰值附近,，輸入濾波電容將承受大的沖擊電流,，同時還可能使得可控硅意外截止，導致可控硅不斷重啟,，所以一般需要在驅動器輸入端串接電阻來減小沖擊,。
(4)導通角較小時LED會出現(xiàn)閃爍。當可控硅導通角較小時,，由于此時輸入電壓和電流均較小,，導致維持電流不夠或者芯片供電Vcc不夠，電路停止工作,，使LED產(chǎn)生閃爍,。
2 一種可控硅調光的LED驅動電源
線性調光存在的問題，即人眼在低亮度情況下對光線的細微變化很敏感;而在較亮時,，由于人眼視覺的飽和，光線較大的變化卻不易被察覺,。并提出了利用單片機編程來實現(xiàn)調光信號和調光輸出的非線性關系(如指數(shù),、平方等關系)的方法，使得人眼感覺的調光是一個線性平穩(wěn)過程,。
文中設計的電路利用RC充放電電路來實現(xiàn)這一功能,。
圖2是一種利用普通的脈寬調制PWM芯片結合外圍電路來搭建可控硅調光的LED驅動電路框圖,。維持電流補償電路通過檢測R1端電壓(即輸入電流)來控制流過維持電流補償電路的電流。當輸入電流較小時,，維持電流補償電路上流過較大的電流;當輸入電流較大時,，維持電流補償電路關斷，維持電流補償以恒流源的形式保證可控硅的維持電流,。調光控制電路包括比較器,、RC充放電電路和增益電路。實驗中選用一款旋鈕行程和斬波角成正比的可控硅調光器,，其最小導通角約為30°,。
根據(jù)圖2中，RC充放電電路的輸出經(jīng)過增益電路后可得電流參考為：
式中k為增益,，VC為RC充放電電路的輸入電壓,，τ為RC的時間系數(shù)，θ為可控硅的導通角,。
則在最小導通角對應的輸出為零,，即電路輸出的最大值對應電流參考的最大值：
從式(1)和式(2)可得輸出電流表達式如式(3)所示，輸出電流在不同RC時間系數(shù)下隨可控硅導通角之間的關系如圖3a)所示,。
在斬波角為θ時,，電路對應的輸入功率為：
式中Vp為輸入電壓峰值，Rin為等效輸入阻抗,。
假設電路的變換效率為η,，且電路的輸出功率為PO=IO·UO，則可得到電路的等效輸入阻抗如式(5)所示,。
從式(5)可得電路的功率因數(shù)如式(6)所示,，功率因數(shù)隨可控硅的導通角的關系如圖3b)所示。
3 實驗及結果
根據(jù)以上分析,，本文設計一臺基于反激變換器的可控硅調光LED驅動器,，控制芯片為NCP1607;輸入交流電壓220V，最大輸出功率為25W,，最大輸出電流為0.7A;以3串(每串10只0.8W的LED燈)相并聯(lián)作為負載;RC時間系數(shù)選擇0.5,，增益為0.2。電路的實驗波形和工作特性曲線如圖4所示,。
圖4a),、b)、c)為可控硅導通角為115°時阻抗匹配開關驅動電壓VZ,、輸入電流Iin,、輸入電壓Vin的波形，電路的輸出電流為470mA,，功率因數(shù)為0.78,。從圖中可看出,，當可控硅導通瞬間，由于驅動器輸入端有差模濾波電容導致輸入電流有沖擊電流尖峰,，而當輸入電流小于一定值時,，阻抗匹配開關開通以保證流過可控硅的電流大于其維持電流。
圖4d)為可控硅不同導通角對應的輸出電流曲線,，實際調試中可控硅導通角在150°之后就接近滿載輸出了,。圖4e)為可控硅在不同導通角下對應電路的cosφ曲線。
4 結語
本文分析了現(xiàn)有可控硅調光器用于LED驅動時存在的問題,，分析了電路在調光過程中的工作特性,，實驗結果實現(xiàn)0～100%平穩(wěn)無閃爍調光。