1.引言

LED照明經(jīng)過發(fā)展后，由于本身具有綠色、節(jié)能、高效的特點(diǎn)，已逐漸開始替代白熾燈熒光燈等傳統(tǒng)照明光源，成為21世紀(jì)的新一代照明光源?，F(xiàn)階段市場(chǎng)上存在的LED調(diào)光方案有可控硅調(diào)光、脈寬調(diào)制調(diào)光、分段式開關(guān)調(diào)光等。由于可控硅調(diào)光與白熾燈熒光燈的緊密結(jié)合性，使其在市場(chǎng)上占據(jù)主要地位。脈寬調(diào)制由于無法兼容可控硅引線，通常只能應(yīng)用于調(diào)光型臺(tái)燈，而分段式開關(guān)調(diào)光無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)光。綜上所述，本文結(jié)合DU8608的特點(diǎn)和可控硅的優(yōu)點(diǎn)完成可控硅調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)。

2.可控硅的簡(jiǎn)介

可控硅又稱晶閘管。自從20世紀(jì)50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個(gè)大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管等等。可控硅調(diào)光器是白熾燈時(shí)代的遺物。

可控硅相當(dāng)于可以控制的二極管，當(dāng)控制極加一定的電壓時(shí)，陰極和陽(yáng)極就導(dǎo)通了?？煽毓璺謫蜗蚩煽毓韬碗p向可控硅兩種，都是三個(gè)電極。單向可控硅有陰極、陽(yáng)極、控制極。雙向可控硅等效于兩只單項(xiàng)可控硅反向并聯(lián)而成。

2.1.可控硅的工作原理

圖片說明：前沿可控硅調(diào)光器

電位計(jì)R2調(diào)整可控硅的相位角，當(dāng)VC2超過DIAC的擊穿電壓時(shí)，可控硅會(huì)在每個(gè)AC電壓前沿導(dǎo)通。當(dāng)可控硅電流降到其維持電流(IH)以下時(shí)，可控硅關(guān)斷，且必須等到C2在下個(gè)半周期重新充電后才能再次導(dǎo)通。燈泡燈絲中的電壓和電流與調(diào)光信號(hào)的相位角密切相關(guān)，相位角的變化范圍介于0度到180度之間。

可控硅一旦被觸發(fā)導(dǎo)通后，將持續(xù)導(dǎo)通到交流電壓過零時(shí)才會(huì)截止。為了避免開機(jī)時(shí)的大電流沖擊，選用可控硅要有較大電流裕量。

此外觸發(fā)脈沖應(yīng)該有足夠的幅度和寬度才能使可控硅完全導(dǎo)通。為了保證可控硅在各種條件下均能可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路所送出的觸發(fā)電壓和電流必須大于可控硅的觸發(fā)電壓UGT與觸發(fā)電流的IGT的最小值，并且觸發(fā)脈沖的最小寬度要持續(xù)到陽(yáng)極電流上升到維持電流以上，否則可控硅會(huì)因沒有完全導(dǎo)通而重新關(guān)斷。

2.2.可控硅的優(yōu)點(diǎn)

普通的白熾燈和鹵素?zé)敉ǔ２捎每煽毓鑱碚{(diào)光。因?yàn)榘谉霟艉望u素?zé)羰且粋€(gè)純阻器件，它不要求輸入電壓一定是正弦波，因?yàn)樗碾娏鞑ㄐ斡肋h(yuǎn)和電壓波形一樣，所以不管電壓波形如何偏離正弦波，只要改變輸入電壓的有效值，就可以調(diào)光。采用可控硅就是對(duì)交流電的正弦波加以切割而達(dá)到改變其有效值的目的。負(fù)載是和可控硅開關(guān)串聯(lián)的。

改變可變電阻的分壓比就可以改變其導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)改變其有效值的目的。通常這個(gè)電位器帶一個(gè)開關(guān)，用于開關(guān)燈。除了可控硅以外，還有晶體管后沿調(diào)光技術(shù)等。

3.DU8608的介紹

DU8608是一款高精度降壓型LED恒流電源控制芯片主要應(yīng)用于非隔離LED恒流驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)。系統(tǒng)工作于電感電流連續(xù)模式(CCM)。采用獨(dú)特的閉環(huán)恒流控制專利TRUEC2技術(shù)，使得LED電源在寬輸入電壓、寬輸出電壓以及寬電感量變化下，輸出電流均能保持小于3%的恒流精度。DU8608采用了源極驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)效率高達(dá)95%.DU8608內(nèi)置模擬和PWM數(shù)字調(diào)光功能。DU8608集成了各種保護(hù)功能，包括輸出短路、輸出開路、主電感短路保護(hù)、采樣電阻開路、采樣電阻短路和過溫保護(hù)。從而提高了LED恒流電源的可靠性。

DU8608具有如下特點(diǎn)：

TRUEC2閉環(huán)恒流控制技術(shù)

3%系統(tǒng)恒流精度

模擬調(diào)光、PWM數(shù)字調(diào)光

采樣電阻開路、短路保護(hù)

輸出過流、短路保護(hù)

主電感短路保護(hù)

輸出過壓保護(hù)

過溫保護(hù)

源級(jí)驅(qū)動(dòng)

4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4.1.實(shí)驗(yàn)樣板

實(shí)驗(yàn)樣板見圖1和圖2.

4.2.實(shí)驗(yàn)原理圖

實(shí)驗(yàn)原理圖見圖3.

4.3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于可控硅是將輸入電壓固定在一個(gè)點(diǎn)上，因此本次實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：

輸入電壓：220V/50Hz

輸出電壓：76V

額定輸出電流：250mA

圖1:DU8608測(cè)試板

圖2:帶可控硅DU8608測(cè)試板

圖3:DU8608可控硅調(diào)光原理圖

調(diào)節(jié)可控硅旋鈕，當(dāng)調(diào)到2檔時(shí)，LED燈剛剛被點(diǎn)亮，此時(shí)輸出電流為93mA,輸入電流和輸入電壓波形如下，藍(lán)色代表輸入電壓，粉色代表輸入電流：

圖4:2檔時(shí)輸入電壓和輸入電流波形[!--empirenews.page--]

然后逐步調(diào)節(jié)至5檔，調(diào)節(jié)過程中燈逐漸變亮，調(diào)至額定輸出電流240mA時(shí)，此時(shí)燈最亮，得到的輸入電壓和輸入電流波形依次如下：

圖5:3檔時(shí)輸入電壓和輸入電流波形

圖6:4檔時(shí)輸入電壓和輸入電流波形

圖7:5檔時(shí)輸入電壓和輸入電流波形

實(shí)現(xiàn)LED燈亮度的調(diào)節(jié)就是控制輸出電流的平均值，由于輸出電流的峰值由采樣基準(zhǔn)決定，而采樣電阻是固定的，因此只需控制采樣電流基準(zhǔn)就可實(shí)現(xiàn)調(diào)光。

調(diào)節(jié)可控硅的旋鈕時(shí)，對(duì)輸入電壓進(jìn)行斬控，可控硅內(nèi)部滑動(dòng)變阻器阻值改變，因此可變電阻的分壓比就可以改變其導(dǎo)通角，輸入電壓的變化通過DU8608的DIM腳外圍電路被DIM接收，然后該引腳將接收的調(diào)光控制信號(hào)對(duì)DIM腳的電壓值進(jìn)行控制，從而控制VPK的幅值，實(shí)現(xiàn)改變采樣電流的基準(zhǔn)，改變輸出電流的目的。由以上圖形可以知道可控硅的旋鈕檔位越大，它對(duì)輸入電壓的斬波越小，輸入電壓的相位變化越小，因此輸出電流越大，LED燈也越亮。因此可控硅是通過對(duì)輸入交流正弦電壓斬波來調(diào)節(jié)燈的亮度。

下圖為L(zhǎng)ED燈最亮?xí)r的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖：

圖8:可控硅調(diào)光實(shí)驗(yàn)結(jié)果

因?yàn)榭煽毓枵{(diào)光是通過引腳DIM的外圍電路改變?cè)撘_的電壓，從而調(diào)節(jié)輸出電流，二者的關(guān)系可以用圖表表示如下：

圖9:輸出電流隨DIM引腳電壓變化曲線

由圖9可以看出輸出電流隨DIM引腳電壓變化而變化，因此可以看出可控硅調(diào)光是通過對(duì)輸入電壓進(jìn)行斬控，再通過外圍電路改變DIM引腳電壓，從而改變采樣基準(zhǔn)，使輸出電流改變。

圖10:額定負(fù)載下的效率

基于DU8608可控硅調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)減少了不必要的電光線，從而進(jìn)一步發(fā)揮LED照明節(jié)能環(huán)保以及光線可調(diào)性好的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)由圖10可知DU8608在額定負(fù)載下的工作效率為85%以上，且電網(wǎng)電壓波動(dòng)變化不會(huì)對(duì)其效率造成太大影響。因此該電路不僅能實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能，滿足日常需要，且保證了工作效率，是一個(gè)良好的LED驅(qū)動(dòng)方案。

5.發(fā)展前景與展望

可控硅的優(yōu)勢(shì)是和白熾燈鹵素?zé)艚Y(jié)成了聯(lián)盟，占據(jù)了很大的調(diào)光市場(chǎng)。如果LED想要取代可控硅調(diào)光的白熾燈和鹵素?zé)魺艟叩奈恢?，就也要和可控硅調(diào)光兼容。

為了更方便、更廣泛的應(yīng)用LED,就需要我們研發(fā)出更多能直接兼容現(xiàn)有可控硅調(diào)光的驅(qū)動(dòng)芯片，這樣我們就可以直接替換白熾燈，使LED具有更廣泛的市場(chǎng)。本文介紹的就是占空比公司提供的能兼容可控硅調(diào)光的芯片DU8608.與其他方案相比，它具有較大的調(diào)光范圍且保證額定負(fù)載下的工作效率，因此具有良好的發(fā)展前景。

結(jié)論：由于可控硅調(diào)光破壞了正弦波的波形，從而降低了功率因素值，同時(shí)非正弦的波形加大了諧波系數(shù)等缺點(diǎn)。所以未來的發(fā)展上我們要進(jìn)一步改進(jìn)IC,使調(diào)光時(shí)要在保證效率的前提下完成較大的功率因數(shù)值。如果保證了功率因數(shù)和效率，LED作為新型能源的優(yōu)勢(shì)日益顯著，將會(huì)逐漸代替白熾燈，成為新一代的日常照明源。