基于英飞凌LED可控硅调光解决方案

目前的调光方式 主要有三种，分别是：模拟调光方式，PWM调光及可控硅调光。利用可控硅调光对LED替代灯调光，现有的调光器电路可以不作变动，故此调光方式普遍看好， 于是出现了适合于可控硅调光的AC-DC 控制芯片。英飞凌公司推出的ICL8002G LED驱动芯片可支持可控硅调光，并具有单级PFC和初级测控制功能。

可控硅调光的原理

图1所示为典型的前沿可控硅调光器原理图，以及它所产生的电压和电流波形。回路电压/电流是同相位的(负载是白炽灯)。

电位器RV2调整可控硅(TRIAC) 的相位角，当VC3超过DIAC的击穿电压时，可控硅会导通。当可控硅电流降到其维持电流(Iholding)以下时(如下图2)，可控硅关断，且必须等 到C3 在下个半周期重新充电后才能再次导通。灯泡灯丝中的电压和电流与调光信号的相位角密切相关，相位角的变化范围介于0度(接近0度)到180度之间(取决于 调光器)。

LED调光存在的问题

LED 灯要想实现可调光，其电源必须能够检测可控硅控制器的可变相位角输出，以便对流向LED的电流进行调整。在维持调光器正常工作的同时做到这一点非常困难， 往往会导致性能不佳。问题可以表现为闪烁及音讯噪声等问题。这些不良现象通常是由误触发或过早关断可控硅等因素造成的。误触发的根本原因是在可控硅导通时 出现了电流振荡。图3以图表形式对该影响进行了说明。

图2.可控硅导通的工作条件

图3 可控硅电流(可控硅多次触发，但不能维持导通)

可控硅导通时，AC市电电压几乎瞬间施加到LED灯电源的LC输入滤波器。施加到电感的电压阶跃会导致振荡。如果调光器电流在振荡期间低于可控硅维持电流， 可控硅将停止导通。可控硅触发电路充电，然后再次导通可控硅。这种不规则的多次可控硅重启动(如图3)，可使LED驱动产生音讯噪声或LED闪烁。设计更 为简单的 EMI滤波器有助于降低此类不必要的振荡。要想实现出色的调光功能，输入EMI滤波器电感和电容须尽可能地小。

对于可控硅来说，维持导通所需的维持电流通常介于8 mA到75 mA之间。白炽灯比较容易维持这种电流大小，但对于功耗仅为等效白炽灯10%的LED灯来说，该电流可降低到可控硅维持电流以下，导致可控硅过早关断。这样就会造成闪烁或限制可调光范围。

轻微闪烁问题

表1 DIAC特性

从表1可见由于DIAC的特性描述了正反击穿电压存在误差，击穿电压不对称会引起可控硅的正半周和负半周的导通角不一样(见图4A)，在低成本的调光器中尤其明显，输出电流也会跟随输入变化(如图4b)，引起LED灯忽亮忽暗，尤其在低输出时明显。

基于以上问题，英飞凌推出一种专为高效离线式 LED调光驱动应用设计的准谐振 PWM 控制器--ICL8002G,可用作反激式变换器或降压转换器的设计与应用。其准谐振工作模式、 初级侧控制、集成式 PFC 和切相调光控制、各种保护功能使其成为适用于可调光的 LED 球泡灯出色的系统解决方案。与 ICL8001G相比，新的 ICL8002G在调旋光性能和输出电流稳定性方面有巨大改进。可以通过增加阻尼电路和泄放电路使它与基于 TRIAC 的切相调光器的兼容性得以改善，并通过额外的线性调整电路使输出电流在很宽的输入电压范围内保持稳定。

下表所示为ICL8002G演示板设计规格

原理图