可调光荧光灯交流电子镇流器设计

引言

目前节能灯是应用最广泛的一种电光源。虽然因半导体照明的异军突起，电子节能灯已不再处于照明领域的技术前沿，但其发展潜力是不容置疑的。在普通照明领域，LED光源在相当长的时间内不可能完全取代节能灯。

面对全球能源短缺的严峻形势，调光技术在照明领域日益引起人们的关注。用户根据实际需要对节能灯进行调光，是一种节能的举措。对节能灯调光，有数种方案可供选择。其中，三端双向晶闸管(Triac)传统调光器，是一种低成本简单模拟调光方案。采用Triac调光器对基于控制IC的电子镇流的节能灯调光，其基本前提是镇流器控制IC必须具备可调光功能。可调光节能灯控制芯片有很多，ST公司生产的L6574就是其中的一种代表性器件。

1 可调光镇流器控制器L6574简介

L6574采用16引脚SO和DIP封装，引脚排列如图1所示。

图1 L6574的引脚排列

表1列示了L6574的各个引脚功能。

表1 L6574的引脚功能

L6574的工作原理可以用图2来说明。

图2 L6574工作原理图

L6574上、下两个驱动器指定驱动外接半桥开关(MOSFET)。L6574含有压控振荡器和灯丝预热定时比较器。当IC振荡器启动后，首先输出预热频率fPRE，其值由IC引脚2上的外接电阻RPRE、引脚4上的外接电阻RING和引脚3上的外接电容CF设定，计算公式是：

灯丝加热时间tPRE由IC引脚1外部接地电容CPRE设定，并可按照(2)式计算：

预热结束后，频率从fPRE向低处的正常运行频率fING扫描。当频率通过负载LC网络的谐振频率时，在灯电容上产生一个高压脉冲将灯点亮。点灯时间tIGN为预热时间的10%，即：

灯引燃后，在运行频率fING上工作。fING可以按照(4)式计算：

L6574含有一个高输入阻抗、宽带、大共模范围和低输出阻抗的运算放大器，用来闭环控制灯光电流，并实现调光功能。

L6574引脚EN1、EN2内部是门限电压为0.6V的比较器，可以识别来自输入端上的小于200ns的短脉冲，对过电压或灯丝熔断、灯未接入起保护作用。当IC引脚EN1出现高电平时，则强制IC进入关闭模式，振荡电路停止振荡。当引脚EN2输入高电平电压时，IC重新进入启动时序。

L6574引脚VS上的导通电压为10.2V，欠电压关闭门限时8V，VS电压被内部稳压二极管箝位在15.6V的电平上。

2 基于L6574的典型可调光镇流器电路

基于L6574的典型58W可调光镇流器半桥逆变器和谐振输出级电路如图3所示。

图3 基于L6574的58W镇流器电路

根据国际标准IEC61000-3-2要求，由于灯功率>25W，所以必须采用功率因数校正(PFC)。图3电路的前端，是基于L6561的有源PFC升压转换器，为图3所示的镇流器部分提供400V的DC总线电压，并保证系统输入功率因数达0.99,AC输入电流总谐波失真(THD)10%。

启动电阻R3和R4连接在桥式整流输出端，而不是连接在DC400V的母线上，可以使R3和R4承受较低的电压。IC2启动后，只要半桥开始产生输出，高频电压经C11耦合，VD2整流和C6、C20滤波，加至IC2引脚12，为IC2供电。引脚12上的电压VS被VDZ1箝位在14V。

IC2引脚2上的电位器R14调至最大时的电阻值是4.7kΩ，因此，RPRE=R13+R14+R15=100kΩ+4.7kΩ+1.5kΩ=106.2kΩ。IC2引脚4上的接地电阻R19=RING=100kΩ，引脚3上的电容C13=CF=470PF，引脚1上的电容C14=CPRE=0.82μF，按照(1)～(4)式计算：

fPRE=60kHz,tPRE=1.2s，tIGN=0.12s，fING≈30kHz。

如果灯管未接入，IC2引脚12上的电压VS经电阻R26和R27加至引脚8(EN1)，CMOS比较器将强制IC2进入关闭模式，半桥电路截止。在灯丝预热之后，如果灯不能被点亮，电阻R30上将产生一个额外电压，经VD4整流和C15滤波，加至IC2引脚9(EN2)，IC2则重新进入预热和点灯程序。

半桥下面MOSFET源极上连接的R25是电流检测电阻，R25上的电流检测信号经R33加至IC2的引脚6(OPIN_)。IC2的引脚5(OPOUT)与引脚4(RING)之间连接VD3和R18，VD3的作用是防止开关频率低于由R13等设定的频率。在灯点火时，R25上的电压增加，IC2中的运算放大器则开始对灯电流进行闭环控制。调节R14的电阻值，则可以改变开关频率，从而调节灯电流和灯功率，实现调光功能。

3 Triac调光器调光的实现

1)普通电子镇流器利用Triac调光器调光会出现灯闪烁

白炽灯是一种纯正电阻性负载，利用传统Triac调光器对白炽灯进行调光，Triac在AC输入正弦波的任意时刻都能被触发导通，直到正弦电压接近零时才被关断。因此，白炽灯可以实现几乎从0%到100%的平滑调光。

电子镇流器的情况与白炽灯比较是完全不同的，Ttiac调光器连接在桥式整流器(或EMI滤波器)输入端，如图4所示。

图4 Triac调光器连接在桥式整流器输入端