基于C8051F3xx的全數字PFC可控硅調光驅動(dòng)高亮LED解決方案

　　可控硅的原理及特性：標準的雙向可控硅既可被柵極的正向電流觸發(fā)，也能被柵極的反向電流觸發(fā)，它可以在四個(gè)象限內導通。當柵極電壓達到門(mén)限值ＶＧＴ且柵電流達到門(mén)限值ＩＧＴ時(shí)，可控硅被觸發(fā)導通。當觸發(fā)電流的脈寬較窄時(shí)，則應提高觸發(fā)電平。當負載電流超過(guò)可控硅的閂電流ＩＬ時(shí)，即使此時(shí)的柵電流減為零，可控硅仍能維持導通狀態(tài)。在負載電流為零時(shí)，最好用反相的直流或單極性脈沖的（柵極）電流觸發(fā)。

　　可控硅相控斬波原理如圖3所示：在正弦波交流過(guò)零后的某一相位，在可控硅的柵極上加一正觸發(fā)脈沖，使可控硅觸發(fā)導能，根據可控硅的開(kāi)關(guān)特性，這一導通將維持到正弦波的正半周結束。所以在正弦波的正半周中，范圍內可控硅不導通，這一范圍叫做可控硅的控制角；而在的相位區間可控硅導通，這一范圍為可控硅的導通角，常用表示。同樣，在正弦交流電的負半周，對處于反向聯(lián)接的另一只可控硅，在相位角 時(shí)施加觸發(fā)脈沖，使其導通。如此周而復始，對正弦波的每一半周期控制其導通，獲得相同的導通角。如果改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)相位，即改變可控硅導通角（或控制角）的大小。

4.3 可控硅調光的難點(diǎn)以及我們的應對策略

　　目前可控硅調光的難點(diǎn)有：例如導通角檢測不準、調光不夠快速以及穩定、低壓無(wú)法啟動(dòng)、功率因數低、功率因數不穩定等問(wèn)題。

　　我們的應對策略是：采用軟硬件給合的方法進(jìn)行導通角的檢測，可以精確的檢測導通角，導通角的誤差可以達到0.5%以?xún)?；利用快速的PWM更新速度和精度，可以使輸入與輸出很好地對應，達到調光快速性以及精確性即穩定性；穩定可靠的輔助電源設計可以使系統在導通角為最小的時(shí)候直接起動(dòng)；功率因數穩定問(wèn)題通過(guò)優(yōu)化設計軟件來(lái)達到，且功率因數高。

5、 方案實(shí)現

5.1 硬件描述

圖4 原理框圖

　　本方案的原理框圖如圖4所示：首先利用可控硅對220V交流輸入進(jìn)行斬波，再經(jīng)過(guò)EMI濾波器、整流橋后，輸入電壓經(jīng)分壓后輸入到MCU。通過(guò)控制MOSFET的占空比來(lái)控制變壓器的輸出，即輸出電壓的大小和LED電流的大小。利用光耦對LED的電壓和電流進(jìn)行隔離采樣，MCU通過(guò)檢測到導通角、輸入電壓、輸入電流和LED電壓、電流的采樣反饋信號共同進(jìn)行調整MOSFET的占空比，從而達到LED燈的無(wú)級調光。電路結構拓撲框圖如圖5所示。

圖5 電路結構