可调光荧光灯交流电子镇流器设计

我们先不考虑调光器接入的情况。由于整流二极管具有单向导电性，只有正向偏置时才会导通。只有在AC输入电压峰值附近，AC电压才会高于储能电容C1上的电压，二极管才会有电流通过。因此，AC输入电流不再呈正弦形状，而是高幅度的尖峰脉冲，如图5所示。在10ms的半周期中，二极管导通时间仅约3ms，对应的导通角仅约60°。

图5 不考虑调光器时AC输入电压、输入电流和整流滤波输出电压

当将白炽灯使用的调光器连接在电子镇流器输入端(见图4)时，Triac只有在AC输入电压大于平滑电容器C1上的电压时才会被触发导通。这样虽然在一定程度上也能对荧光灯进行调光，但会使灯光闪烁，不能实用。

2)Triac调光解决方案

为了实现采用白炽灯可控硅调光器对电子镇流器的平滑调光，消除灯闪烁，解决方案如图6所示。

图6 Triac调光解决方案框图

除了对灯电流感测反馈之外，还要对调光器之后的AC输入电压进行感测，并将感测信号输入到L6574的运算放大器的同相端，作为参考控制电压。电压检测电路非常简单，可利用一个电阻分压器采样，然后加一个整流滤波网络。

对调光器之后的电压进行检测，实际上是对调光电位器的旋钮位置(亦即Triac的导通角)进行控制。

为了实现平滑调光，必须对镇流器电路附加一个单级PFC电路。在图6中，C2、C3、VD5、VD6、L2、C3和功率MOSFETVT1、VT2则为单级PFC电路。

为了说明单级功率因数校正(PFC)电路的工作原理，我们假定开关的死区时间(即VT1关断后到VT2导通之间的时间间隔)可以忽略;VT1与VT2的占空比为50%;在一个开关周期内，电容C2和C3上的电压是恒定的。图7给出了一个开关周期中通过电感L2的电流iL2的波形。

图7 单个开关周期电感L2电流

iL2可以分为4个阶段。

t0～t1：该时段L2充电。在t=t0时，VT1已开通，VT2断开，C2通过VD5、VT1给L2充电，iL2线性增大，在t1时刻，VT1关断，VT2开通，iL2达到正向峰值。

t1

t2

t3

事实上，单级PFC电路是由两个升压电路构成的，iL2双向工作，并且在临界不连续模式操作。加入单级PFC电路后，AC输入电流可连续通过整流器中的二极管，Triac几乎可以在0°～180°的任意时刻上被触发导通，直到AC正弦电压接近零时才被关断，这样就扩大了调光范围。

对于图6所示的电路，如果负载是20W的节能灯，并且AC输入电压范围为180～260VAC，最低开关频率是45kHz,L2=L1=2.8mH,C1=10μF,C4=0.1μF,C5=5.6nF,VT1和VT2为STD4NK50型MOSFET，在220V/50Hz下的调光特性如图8所示。

图8 220Vac、50Hz条件下的调光特性

其中，Ton为Triac在AC线路半周期(10ms)内的导通时间，Plamp是实测灯功率。从图8可以看到，随着Triac导通时间的增加，灯功率相应增加，从而使灯亮度增加。反之，Ton越短，灯功率则越小，灯光也就越暗。

图9为AC输入电压和电流波形。由该图可以看出，虽然AC电流在其峰值附近出现了尖峰，但Triac在任意点上都可以导通，在半周期中的整流二极管导通几乎从0°到180°，而未采用单级PFC电路时的导通角仅为60°(见图5)，线路功率因数达到0.9以上。当然，加入单级PFC电路的目的最主要的还是使Triac在0°～180°之间的任意点都可以被触发导通。

图9 输入电压、电流波形

4 结语

L6574是一种可调光荧光灯交流电子镇流器控制器。基于L6574的镇流器，附加一个单级PFC电路，再通过L6574中的运算放大器对输入电压和灯平均电流进行感测，借助于调频和调压双重作用，可以使用传统白炽灯Traic调光器，实现从20%～100%调光，使其在节能方面发挥很大的优势。