基于C8051F3xx的全數(shù)字PFC可控硅調(diào)光驅(qū)動(dòng)高亮LED解決方案

　　可控硅的原理及特性：標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)導(dǎo)通。當(dāng)柵極電壓達(dá)到門限值ＶＧＴ且柵電流達(dá)到門限值ＩＧＴ時(shí)，可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)觸發(fā)電流的脈寬較窄時(shí)，則應(yīng)提高觸發(fā)電平。當(dāng)負(fù)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(dǎo)通狀態(tài)。在負(fù)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?cái)夭ㄔ砣鐖D3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(dǎo)能，根據(jù)可控硅的開(kāi)關(guān)特性，這一導(dǎo)通將維持到正弦波的正半周結(jié)束。所以在正弦波的正半周中，范圍內(nèi)可控硅不導(dǎo)通，這一范圍叫做可控硅的控制角；而在的相位區(qū)間可控硅導(dǎo)通，這一范圍為可控硅的導(dǎo)通角，常用表示。同樣，在正弦交流電的負(fù)半周，對(duì)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(dǎo)通。如此周而復(fù)始，對(duì)正弦波的每一半周期控制其導(dǎo)通，獲得相同的導(dǎo)通角。如果改變觸發(fā)脈沖的觸發(fā)相位，即改變可控硅導(dǎo)通角（或控制角）的大小。

4.3 可控硅調(diào)光的難點(diǎn)以及我們的應(yīng)對(duì)策略

　　目前可控硅調(diào)光的難點(diǎn)有：例如導(dǎo)通角檢測(cè)不準(zhǔn)、調(diào)光不夠快速以及穩(wěn)定、低壓無(wú)法啟動(dòng)、功率因數(shù)低、功率因數(shù)不穩(wěn)定等問(wèn)題。

　　我們的應(yīng)對(duì)策略是：采用軟硬件給合的方法進(jìn)行導(dǎo)通角的檢測(cè)，可以精確的檢測(cè)導(dǎo)通角，導(dǎo)通角的誤差可以達(dá)到0.5%以內(nèi)；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(duì)應(yīng)，達(dá)到調(diào)光快速性以及精確性即穩(wěn)定性；穩(wěn)定可靠的輔助電源設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)在導(dǎo)通角為最小的時(shí)候直接起動(dòng)；功率因數(shù)穩(wěn)定問(wèn)題通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件來(lái)達(dá)到，且功率因數(shù)高。

5、 方案實(shí)現(xiàn)

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(duì)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(duì)LED的電壓和電流進(jìn)行隔離采樣，MCU通過(guò)檢測(cè)到導(dǎo)通角、輸入電壓、輸入電流和LED電壓、電流的采樣反饋信號(hào)共同進(jìn)行調(diào)整MOSFET的占空比，從而達(dá)到LED燈的無(wú)級(jí)調(diào)光。電路結(jié)構(gòu)拓?fù)淇驁D如圖5所示。

圖5 電路結(jié)構(gòu)