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。
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。
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<t≤t2:由于iL2不能突变,VT2的体二极管VDS2导通,L2通过C2、VD5、C1、VDS2放电(电压为UC2-UC1),iL2线性减小。在t2时刻,iL2=0,VDS2截止,VT2开通。
t2<t≤t3:C3通过VT2和VD6,反向给L2充电,iL2负向线性增加。在t3时刻,VT2断开,VT1开通,iL2达到负向峰值。
t3<t≤t4:由于iL2不能突变,VT1体二极管VDS1导通,L2通过C3、VD6、C1、VDS1放电(电压为UC3-UC1),iL2线性降低。在t4时刻,iL2=0。从t4时刻开始,进入新的开关周期。
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。