完整的LED調光電路設計過(guò)程

最近美國國家半導體公司開(kāi)發(fā)直接連接雙向交流觸發(fā)三極體調光器，幾乎完全不會(huì )發(fā)生閃爍現象的LED驅動(dòng)IC LM3445與評鑒基板。接著(zhù)筆者組合評鑒基板與簡(jiǎn)易雙向交流觸發(fā)三極體調光電路，說(shuō)明LM3445的評基板鑒與電路設計的重點(diǎn)。

　　評鑒基板封裝LM3445、電源電路，以及周邊電路，評鑒基板使用雙向交流觸發(fā)三極體調光電路，輸入已經(jīng)受到位相控制的電壓，利用高頻切換器提供LED電流，LED驅動(dòng)器設有可以控制流入LED電流峰值的降壓轉換器，動(dòng)作時(shí)設定OFF時(shí)間超過(guò)一定值以上。動(dòng)作上首先接受雙向交流觸發(fā)三極體調光電路的輸出電壓，接著(zhù)檢測雙向交流觸發(fā)三極體的ON時(shí)段，再將此信號轉換成流入LED電流指令值，此時(shí)流入LED電流與雙向交流觸發(fā)三極體ON時(shí)間呈比例，就能夠沿用傳統白熱燈泡的調光電路。此外上記評鑒基板支持還主從結構，能夠以相同電流調光復數LED。

　　評鑒與電路整體架構

　　圖1(a)是評鑒電路方塊圖;圖1(b)是雙向交流觸發(fā)三極體的調光電路，由圖可知本電路采取“Anode fire”方式，使用雙向交流觸發(fā)三極體的兩端電壓當作驅動(dòng)電壓，通過(guò)可變電阻VR后，使電容器C1充正電壓或是負電壓，此時(shí)不論極性，電容器C1的電壓一旦超過(guò)一定程度，觸發(fā)二極管通電會(huì )使雙向交流觸發(fā)三極體點(diǎn)弧，流入雙向交流觸發(fā)三極體的電流，即使超過(guò)一值仍舊持續通電，電流則流入負載。

　　圖中的二極管D1～D4與15kΩ電阻，連接于雙向交流觸發(fā)三極體的兩端，主要目的不論極性都能夠使電容器C1的開(kāi)始充電電壓維持一定值，此外為避免受到商用電源極性影響，因此刻意將此整合成相同點(diǎn)弧位相的電路。由于雙向交流觸發(fā)三極體電路OFF時(shí)，不會(huì )完全遮斷電流，大約有15kΩ的阻抗值，為減少對評鑒基板的影響，本電路插入1kΩ的假電阻。圖1(c)是供應評鑒基板的電壓波形，取電源的正弦波。

　　圖2是評鑒基板的電路圖，根據圖1(c)的電壓波形可知，輸出調光LED的電流要求各種技巧，第1調光必需指定流入LED的電流，因此評鑒基板若能夠從雙向交流觸發(fā)三極體的ON時(shí)段獲得信息，理論上LED只要流入與該時(shí)段呈比例的電流，LED就能夠沿用傳統白熱燈泡的調光器進(jìn)行調光。

　　LM3445的ON時(shí)段在450至1350范圍，支持0%～100%的電流值指令，若以雙向交流觸發(fā)三極體的弧點(diǎn)角度θ表示，它相當于1350～450范圍。

　　第2是輸入評鑒基板的電源，使用雙向交流觸發(fā)三極體進(jìn)行位相控制，因此無(wú)電壓時(shí)段，即使使用高頻切換電路也無(wú)法消除閃爍問(wèn)題。上記電路為消除閃爍，未使用電容輸入型電路，改用填谷電路盡量減輕對電源的影響，因此本電路設置D4、D8、D9、C7、C9，以C7、C9串行電路使輸入的電壓峰值充電。

　　C7、C9相同容量時(shí)，各電容器的充電電壓是輸入電壓峰值的一半，換句話(huà)說(shuō)輸入電壓峰值變成一半時(shí)，各電容器開(kāi)始放電，輸入電壓峰值變成一半為止則以填谷電路動(dòng)作，如此一來(lái)轉換器的輸入電壓能夠維持一定，同時(shí)還可以高頻使LED點(diǎn)燈。圖3是填谷電路與輸出、入電壓波形。由圖可知輸入電壓波形是雙向交流觸發(fā)三極體輸出整流后的波雙向交流觸發(fā)三極體的ON時(shí)段(角度)，大于900時(shí)會(huì )變成一半，低于900時(shí)=1/2×sin(180-ON時(shí)段)=1/2×sinθ。

　　第3是LED的電流調整電路，并不是可以使降壓轉換器維持一定頻率方式，而是采用能夠使OFF時(shí)段維持一定的方式，因此設計上要求承受輸入電壓、LED電流大范圍變動(dòng)。雖然動(dòng)作頻率隨著(zhù)輸入電壓與負載改變，不過(guò)本電路可以完全忽略L(fǎng)ED的閃爍問(wèn)題，輕易設定頻率范圍。評鑒基板的基本設計與動(dòng)作方式，建立在上記3項設計核心技術(shù)，除此之外為設定條件，電路上還要求其它各種技巧。接著(zhù)以8個(gè)LED為范例，探討評鑒基板的電路定數。