可调光节能灯电子镇流器 L6574
目前随着能源问题日益严重，调光技术在照明的应用中得到了越来越广泛的关注。目前大多数调光器以可控硅为主，图1给出了一个典型的调光系统(包括一个调光器和一个白炽灯)。可控硅一旦被触发且流过它的电流超过它的门限电流时就会导通，直到流过它的电流小于最小维持电流的时候关断。这种调光器在纯阻性负载(如白炽灯)时能很稳定地工作，因为可控硅可以在正弦波的任意点被触发导通直到正弦电压接近零的时候关断。在这样的系统中，白炽灯可以很平滑地实现从几乎是0到100%的调光。节能灯由于其发光效率高、无频闪等优点在很多场合早已替代白炽灯。但是由于节能灯的负载特性，在应用于调光系统时就需要对其电路进行调整。本文首先介绍了传统节能灯电子镇流器的基本结构；然后分析了新型可调光电子镇流器的主电路结构工作及调光的基本原理；文章最后以一个20W节能灯镇流器为例，并给出了实验结果和结论。
传统电子镇流器的结构
普通的节能灯电子镇流器由整流桥、储能电容、半桥、谐振电路组成，输入电流只有在电压峰值附近给储能电容充电，如图2所示。如果这样的节能灯与调光器直接相连，可控硅只能在输入电压高于储能电容上的电压时被触发才能导通；此时电容电压瞬间被充到峰值电压后，可控硅断开。这样可控硅只能在90°～180°之间被触发，此时镇流器的母线电压会有所调节，一定程度上达到调光的目的，但光输出会闪烁不定。
新型可调光电子镇流器
为了配合调光器的使用，新型可调光电子镇流器在图2的基础上增加一个单级PFC电路，这样可以加大电流的导通角，理论上可使可控硅在0°~ 180°之间的任意点都可以被触发导通，且一直到正弦电压接近零的时候关断，这样就扩大了调光范围。图3为主电路结构，其中虚线框A是单级PFC电路(主要包括Cf1，Cf2，L1，Db1，Db2，S1，S2以及C1)；实线框B是传统的半桥谐振电路(包括C1，S1，S2，Cb，Lr，Cr以及负载灯)。由于半桥谐振电路比较普遍，下面将只介绍单级PFC电路的工作原理。
● PFC电路的工作过程
为简化分析，作出以下假设：
1. 忽略开关的死区时间，开关S1、S2的占空比各为0.5；
2. 开关频率足够高，电容Cf1/Cf2上的电压在一个开关周期内恒定；
3. 电容C1上的电压始终高于输入交流电压。
图4给出了在一个开关周期中流过电感L1的电流从t0到t4的四个阶段。
阶段，L1线性充电。t0时刻，S1已经开通，S2断开，假设电感L1电流(iL1)为零；Cf1通过Db1，S1给L1充电，iL1线性增加。
阶段，L1线性放电。t0时刻，S1断开，S2开通，iL1达到正向最大值，由于电感电流不能突变，S2的体二极管Ds2导通，此时L1通过Cf1，Db1，C1，Ds2放电(电压为Vcf1～Vc1)，iL1线性下降。
阶段，L1线性充电。t2时刻，iL1下降到零，Ds2关断，S2开通；Cf2通过S2，Db2反向给L2充电，iL1反向线性增大。
阶段，L1线性放电。t3时刻，S2断开，S1开通，iL1达到负向最大值，由于电感电流不能突变，S1的体二极管Ds1导通，此时L1通过Cf2，Db2，C1，Ds1放电(电压为Vcf2~Vc1)，iL1线性下降。t4时刻，iL1达到零，开始新的开关周期。
从上面的分析可以看出，这个PFC电路实际是由两个升压电路构成，电感L1电流双向工作，且工作在临界断续模式。
● 调光原理
为了更好地调光，除了加入PFC电路之外，还加入了采样及控制电路，如图5所示。通过采样灯电流以及调光器后面的输入电压的平均值，通过一定的比例调整后利用L6574内的误差放大器对开关S1/S2的频率进行调整，从而使得谐振电路的阻抗变化对灯进行调光。
另外通过调节调光器，镇流器的输入电压会下降，从而使电容C1上的母线电压降低，同样可以实现调光的作用。因此这是调压、调频双重作用下的调光，可以使调光更加平滑，稳定。
实验结果
根据以上分析，设计了一个20W的节能灯电子镇流器，主要输入输出参数：输入电压180VAC~260VAC，50Hz；输出负载20W节能灯一个，最低开关工作频率为45kHz。设计电路参数：PFC电感L1=2.8mH，C1=10μH，Cb=100nF，Lr=2.8mH，Cr=5.6nF，S1及S2用STD4NK50z，得出实验结果。
图6给出了输入电压为220VAC，50Hz时的调光曲线。其中Ton表示可控硅在半个正弦周期(10ms)的导通时间，Plamp为实际测得的灯输出功率。
图7(a)、(b)分别给出了Ton=9ms和Ton=3ms时的灯电压、电流波形。
图8为镇流器的输入电压、电流波形，由此图可以看到可控硅在任意点都可以导通。另外可以看到电流在峰值附近会有一个尖峰(直接由交流输入电压给C1充电引起的)，这虽然会影响到功率因数，但是在这个应用中它可以保证电容C1上的电压不会因为过高而失控。
结论
本文介绍了一种新型的可调光电子镇流器，使用这种镇流器的节能灯，可以直接替代白炽灯，很好地配合传统调光器一起使用。20%～100%的调光范围使它在节能方面发挥很大的优势。 这个IC10年以前的吧，现在一定有更好的调光芯片。 我们也有准备用这个IC做，还在找IC样品中。
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