基于反激式LED驱动芯片的可控硅调光设计[1]

　　经过多年的发展，受益予成本的降低及技术的更新，LED应用在近年取得了突飞猛进的发展。如果能够兼容除了灯具以外的设备，将会节省很大的成本，使LED更快地取代当前的照明产品。当前照明用的调光器大部分为可控硅调光，因此所设计的LED驱动芯片若能兼容可控硅调光，则具有重大的意义。由于LED驱动是一门新兴的技术，市场上能兼容可控硅调光的芯片还很少，因此本文的研究具有探索研究的意义。

　　1 TRIAC调光原理及简介

　　目前市场上主流的非节能调光器多为TRIAC调光方式，即三端双向可控硅调光。TRIAC调光器也是目前应用最广的调光器。

　　图l为典型的双向可控硅调光电路原理图。将尺及C连接成为RC电路，电源给C充电的时候，可以令TRIAC调光器延迟启动，直至C的电压上升至触及DI。AC的触发点电压(一般为32 V)。调整电位计R的电阻可改变启动延迟时间，从而改变TRIAC调光器的“导通时间”，即改变其“导通角”。因此，负载获得的平均供电便可改变。图2显示了典型的AC经过TRIAC后的电压电路产生一个振荡。

　　2 调光的难点与需要解决的问题

　　TRIAC维持导通需要3个条件：触发电流，c、锁定电流五和Hold电流I H：

　　(1)，G是触发TRIAC导通的条件，只有触发了TRI—AC导通，才能使双向可控硅导通;

　　(2)，L是指在NPNP放大的过程中，如果要使NPNP连续导通的所需的一个最小电流;

　　(3)如是指TRIAC正常工作之后，如果电流掉得太小，会导致TRIAC截止，所以锁定电流就是维持导通所需要的最小电流。

　　在LED驱动电路中，由于传导辐射EMI的要求，需要在全桥之前放置电感(图3中的L1，L2)来防止外界的辐射干扰。同样，由于大多数LED驱动电路采用开关电源架构121，为了防止初级变压器的漏感导致的电压尖峰，需要在主级加一个大电容(图3中的C13)来缓冲电压尖峰。这样在母线电压的电路中有电流流过时，由于LC振荡会导致电流，使电流振荡到Hold电流以下。在TRIAC导通的瞬间，相当于给LC电路一个阶跃响应，使电路产生一个振荡。

　　3 damping电阻防振荡原理分析

　　对电路列KVL，可得：

　　如果没有电阻，将产生振荡波形;如果加入阻尼电阻，当(R/2L)2>lILC时，可使阻尼振荡减小。所以，如果在电路中加入damping电阻，可以使通过TRIAC的电流由振荡变成了欠阻尼的情况，保证不使流过的电流低于Hold电流以下，从而保证连续的对LED调光。解决了振荡的问题。

　　4 动态damping电阻功能实现

　　前文提到需要在EMl电感与反激电容间加一个damping电阻来防止LC振荡。但是由于这个电阻需要加在主回路之间，因此主电流在TRIAC开通的时间内电流都会流过电阻，导致电阻消耗的功率过大，实测这个电阻会损失约10%的效率，而效率是电源产品首要考虑的因素，因此，设计了图4所示的动态电阻的电路。该电路可以在电压导通的瞬间(1 ms以内)导通，然后在1 ms后关闭。

　　在TRIAC导通后，可得如下公式：

　　如图5所示，母线通过R5l给C50充电，选取适当的时问参数。达到M50的导通电压Vth(2V)的时间约为l ms。Q50的作用是，当导通电压到了波谷时，MOS下次仍能正常充电设计。当到了谷底时，Q60的E极的电压高于B极，Q60导通，岱0的电压开始放电。经过实测，设计好的动态电阻能将LED的效率由70%提高到80%。而且这1 ms的导通时间能有效地避免LC的震荡区间，达到防止TRIC关断的目的。