可控硅調光知識總結


 最近一周開發一個LED球泡燈可控硅調光項目,現總結如下:

項目要求:

1、使用RCC調光方案

2、輸入電壓Ui=120V(60HZ),輸出電壓Uo=66V,輸出電流Io=120mA(恆流)

 

什么是可控硅:

單向可控硅由4層半導體組成,有3個PN結:陽極A,陰極K,控制極G,如下圖: 

單向可控硅文字符號:SCR(Silicon Controlled Rectifier),CT,KG等,圖形符號:

 

可控硅導通的條件為:

在陽極和陰極之間加正向電壓,同時在控制極加正觸發電壓

可控硅關斷的方法有2個:

1、減小陽極電流至小於其導通維持電流(維持電流:在規定的環境溫度和控制極斷開的條件下,保持可控硅處於導通狀態所需要的最小正向電流

2、切斷陽極電源

對於一個單向可控硅,主要看其5個參數:

額定正向平均電流、維持電流、控制極觸發電壓和電流、正向阻斷峰值電壓、反向阻斷峰值電壓

可控硅調光原理:

如圖為前沿切相可控硅調光電路,當C2上的電壓達到或超過可控硅G極正觸發電壓時,可控硅會在每個AC電壓前沿導通,當可控硅電流降至其維持電流以下后,可控硅關斷,且必須等到C2重新充電至其G極正觸發電壓以上后才能重新導通。通過調節R2電阻值改變C2的充電速度,可改變可控硅導通的相位角,變化范圍接近於0°-180°

LED調光存在的問題:

 引用“千家網”上《詳解LED照明的可控硅調光技術》中提出的“可控硅調光的缺點和問題”

(1)調光過程中,隨着內部導通角的變化,輸入電壓正弦波被可控硅破壞了,從而降低了功率因素值(PF),通常PF低於0.5,而且在調光時,隨着導通角越小,功率因素值越來越低(1/4亮度時只有0.25)。

(2)如上,輸入電壓正弦波被破壞了,非正弦的波形加大了諧波系數。

(3)LED驅動電路中輸入非正弦的電壓波形會在線路上產生嚴重的干擾信號(EMI)。

(4)調光過程中在低負載時很容易因為維持電流不足而出現不穩定現象,解決措施是必須加上一個泄流電阻。通常情況下這個泄流電阻至少要消耗1-2瓦的功率,這就降低了恆流源電路的效率。

(5)在使用可控硅調光電路對白熾燈調光時,當輸入端的LC濾波器與可控硅產生振盪時,由於白熾燈的熱慣性,人眼根本看不出這種振盪。而當可控硅調光電路與LED驅動電路配套使用時,會產生音頻噪音和閃爍,這往往是不可接受的。

然而,在可控硅存在諸多缺點與問題的現狀,不可忽視絕大部分調光場所已經安裝了可控硅調光器,為方便消費者使用及原有資源的持續利用,LED固態照明對可控硅調光器的兼容仍是一個需要解決的問題!

RCC調光方案原理圖:

可參考電源網上的該份原理圖 

注意,圖中T-1,T-2為變壓器的次級、初級繞組;ZD1將AC輸入電壓穩定在12V,此時MOS管Q2導通,電流由整流橋經V+、V-,流經變壓器、MOS管后,開始在R6//R7上形成壓降,當電壓達到三極管Q1的導通電壓時,Q1導通並把MOS管柵極電平拉至0V,此時MOS關斷。關斷后,R6//R7不再流過電流,其上的電壓下降,Q1截止,ZD1其上電平超過12V之后再次將電壓穩定至12V,MOS再次導通,如此循環實現能量的開關控制。

電路調試經驗:

1、調光器開啟時突入電流尖峰過大可能會使其發生震盪,可增加一個電阻與C2串聯,以便抑制突入電流尖峰;

2、為了保持維持電流,可在前端加入斬波電路,同時參考后級RCC電路設計方法,將三極管be極並聯在地線電阻兩端,利用三極管be極0.7導通的特性檢測整個電路環路的電流,當環路電流小於維持電流時,啟動斬波電路增大電路電流傳送,當環路電流大於維持電流時,暫停斬波電路,避免能量的額外損耗;

3、RCC電路恆流效果比較差時,可以嘗試在輔助繞組加入電壓檢測電路(一個穩壓管加二極管就可以解決做到的事情),當輔助繞組電壓超過某個域值時,同樣將反饋信號傳送給Q1,通過Q1影響MOS的關斷頻率、時間。該電壓檢測電路必須調試適當,否則會影響開機啟動時間!


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