中心議題：

• 正向調光器的基本原理
• 正向調光器與LED的兼容性
• TRIAC調光器與LED接口的高效方法

解決方案：

• 基於LM3450的動態保持法

照明業對白熾燈的依賴已有一個多世紀之久，近50年來
，相位調光器逐漸成為了調光控製的主流。標準的正相（或TRIAC，三端交流）調光器很難與LED驅(qu)動(dong)器(qi)相(xiang)連(lian)接(jie)。每(mei)隻(zhi)調(tiao)光(guang)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)各(ge)有(you)不(bu)同(tong)，從(cong)而(er)使(shi)接(jie)口(kou)工(gong)作(zuo)難(nan)上(shang)加(jia)難(nan)。盡(jin)管(guan)現(xian)在(zai)有(you)了(le)較(jiao)新(xin)較(jiao)好(hao)的(de)反(fan)相(xiang)調(tiao)光(guang)器(qi)
，但(dan)標(biao)準(zhun)的(de)正(zheng)相(xiang)調(tiao)光(guang)器(qi)已(yi)在(zai)全(quan)球(qiu)電(dian)子(zi)設(she)施(shi)中(zhong)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)

，LED照明業不可能簡單地忽略它。照例，反向兼容是第一位的。

正相調光器

一個標準的正相調光器包含一個TRIAC、一個DIAC（二極管交流）和一個RC（電阻/電容）電路（圖1）。電位計調節電阻值，得到的RC時間常數用於控製TRIAC導通前的延遲量，或觸發角。當TRIAC導通時，時間部分就是導通角θ。得到的電壓波形就是一個切相的正弦曲線。

圖1 正向調光器

這zhe種zhong類lei型xing的de調tiao光guang能neng很hen好hao地di用yong於yu白bai熾chi燈deng，因yin為wei它ta們men是shi簡jian單dan的de阻zu型xing負fu載zai。當dang導dao通tong角jiao減jian小xiao時shi，燈deng絲si電dian阻zu上shang時shi間jian平ping均jun的de電dian壓ya也ye下xia降jiang
，從cong而er提ti供gong了le自zi然ran平ping滑hua的de調tiao光guang。

TRIAC還有一個對最小保持電流的要求。流經TRIACdedianliubixubaochizaizhegezuixiaoshuipingyishang，cainengquebaozaizhenggedaotongjiaoshangdekaiqi。baichidengfuzaihenrongyimanzuzhegetiaojian，yinweifuzaidouyouyuanshengdegonghaodengji

，liru：40W
、60W和75W。

與LED的兼容性

糟糕的是，固態照明沒有相位調光方案的優點。LED是一種半導體器件；控製其光輸出的方式是調節它的正向電流。高亮度LED可以流過數百毫安至數安電流，為保持係統效率，通常都采用一隻開關式轉換器。

對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)的(de)開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)
，其(qi)輸(shu)出(chu)的(de)調(tiao)節(jie)與(yu)平(ping)均(jun)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)無(wu)關(guan)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)必(bi)須(xu)先(xian)對(dui)相(xiang)位(wei)調(tiao)光(guang)器(qi)提(ti)供(gong)的(de)斬(zhan)相(xiang)波(bo)形(xing)做(zuo)解(jie)碼(ma)。解(jie)碼(ma)後(hou)的(de)信(xin)息(xi)就(jiu)可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)用(yong)於(yu)輸(shu)出(chu)調(tiao)節(jie)的(de)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)。盡(jin)管(guan)這(zhe)對(dui)功(gong)率(lv)電(dian)子(zi)設(she)計(ji)者(zhe)是(shi)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)的(de)工(gong)作(zuo)，但(dan)其(qi)背(bei)後(hou)隱(yin)藏(zang)著(zhe)更(geng)多(duo)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。

yigemingxiandequbieshi，fuzaibuzaishichunzuxingde。shijishang，zhuanhuanqiduixiangweitiaoguangqikeyikanzuoyigediankangxingfuzai，yinweidianluzhongtongshibaohanyourongxingheganxingyuanjian。yushi，yigebiaozhunzhuanhuanqizaiyudaozhanxiangdianyadekuaisushangshengyanshijiuhuichuxianwenti。shejirenyuanyibancaiyongbiaozhundeRC阻尼方法，減少這種上升沿所導致的問題振鈴。不過，這種方案會帶來額外的功率損耗。
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還有始料不及的更大問題。現代LED的效率遠遠超過白熾燈
，後者會將光輸出的75%消耗在紅外頻譜上，成為熱量散失掉。而LED則將更多的光輸出提供在可見光頻譜上。最新高亮LED的效率是類似白熾燈的五至六倍，這意味著，替代一隻60W燈泡或燈具的LED功耗可以低至10W至12W。這種能量節省對消費者很重要
，而對相位調光器則不然，因為它要求最低的保持電流。

當用TIRAC對一隻LED燈具做調光時，它可能會瞎火（misfire）
，就(jiu)是(shi)說(shuo)，不(bu)能(neng)為(wei)整(zheng)個(ge)導(dao)通(tong)角(jiao)提(ti)供(gong)足(zu)以(yi)維(wei)持(chi)導(dao)通(tong)的(de)電(dian)流(liu)。由(you)於(yu)瞎(xia)火(huo)情(qing)況(kuang)通(tong)常(chang)與(yu)連(lian)續(xu)整(zheng)流(liu)的(de)交(jiao)流(liu)周(zhou)期(qi)不(bu)同(tong)步(bu)
，因(yin)此(ci)解(jie)碼(ma)角(jiao)可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)兩(liang)個(ge)點(dian)或(huo)多(duo)個(ge)點(dian)之(zhi)間(jian)振(zhen)蕩(dang)。因(yin)為(wei)其(qi)頻(pin)率(lv)低(di)，於(yu)是(shi)這(zhe)種(zhong)振(zhen)蕩(dang)表(biao)現(xian)為(wei)光(guang)輸(shu)出(chu)的(de)顫(chan)動(dong)和(he)閃(shan)爍(shuo)。為(wei)防(fang)止(zhi)這(zhe)種(zhong)可(ke)見(jian)的(de)閃(shan)爍(shuo)
，轉(zhuan)換(huan)器(qi)必(bi)須(xu)泵(beng)出(chu)更(geng)多(duo)電(dian)能(neng)
，以(yi)確(que)保(bao)TRIAC不會瞎火。

犧牲了效率

提供額外電能與電源轉換器設計的主要目標相悖，原來的目標是提供高效
、良好設計的高質量電源處理。因此，設計者要做雙倍的工作：既要從交流電源為LED負載提供高效的電源轉換
，又要確保相位調光功能的正常工作，同時盡量減少過多的功率損耗。

現在，對電源質量的新規定要求很多LED係統中使用PFC（功率因數控製）。PF（功率因數）是對轉換器輸入端到輸出端能量傳輸品質的一種度量。如果輸入電流沒有失真，並且與輸入電壓完美地同相，則PF為1。由於電抗元件造成的輸入電流任何相移或失真以及開關噪聲等
，都會使PF降低。

由於大多數LED係統都采用了某種形式的PFC，輸入電流通常能很好地追隨輸入電壓，這意味著當電壓與電流同時下降時，相位調光器經常會導通角的末端瞎火（圖2）。這種瞎火會根據其發生的時點
，產生一種不斷變化的導通角解碼。

初始方案

yizhongmanzubaochidianliuyaoqiudejiandanfangfashijiayigefuzaidianzu，yiquebaoshejizaizhenggedaotongshijiannei，manzuzuidideshurudianliutiaojian。danzhezhongfangfaxiaolvtaidi。duiyuyige100W的白熾射燈，僅需要用15W的LED作替換，而這種固定式保持電流會造成10%~20%的效率下降。

更(geng)複(fu)雜(za)的(de)方(fang)案(an)是(shi)在(zai)每(mei)個(ge)周(zhou)期(qi)中(zhong)線(xian)性(xing)地(di)增(zeng)負(fu)載(zai)，即(ji)在(zai)導(dao)通(tong)角(jiao)期(qi)間(jian)逐(zhu)步(bu)地(di)提(ti)升(sheng)額(e)外(wai)保(bao)持(chi)電(dian)流(liu)，直(zhi)至(zhi)在(zai)末(mo)端(duan)到(dao)達(da)最(zui)大(da)值(zhi)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)大(da)大(da)減(jian)少(shao)效(xiao)率(lv)損(sun)失(shi)
；不過
，在寬的工作區間上
，它有設計困難。

例如
，對於一個85V~305V通用交流電源輸入的15W LED射燈，最差保持電流情況出現在305V 交流時，此時輸入電流為最小。為了保證在305V交流時的整個導通角上
，TRIAC都能保持導通，就必須增加一個相當大的保持電流。由於這是一種通用設計
，因此在85V交流時加的保持電流就要比實際需要值高大約四倍
，造成巨大的功率浪費。
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基於LM3450的動態保持法

獲huo得de效xiao率lv最zui大da化hua的de最zui佳jia方fang式shi是shi調tiao節jie最zui低di輸shu入ru電dian流liu。采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa時shi
，當dang輸shu入ru電dian流liu高gao於yu調tiao節jie點dian時shi
，不bu會hui拉la出chu額e外wai的de保bao持chi電dian流liu。當dang輸shu入ru電dian流liu低di於yu調tiao節jie點dian時shi
，電dian路lu會hui拉la出chu足zu夠gou的de電dian流liu以yi維wei持chi最zui小xiao的de保bao持chi要yao求qiu
，LM3450控製器實現了這種方法，叫做動態保持（圖3）。它ta在zai二er極ji管guan橋qiao回hui返fan以yi及ji係xi統tong地di之zhi間jian有you一yi隻zhi檢jian測ce電dian阻zu，提ti供gong了le一yi種zhong輸shu入ru電dian流liu的de檢jian測ce方fang法fa。通tong過guo電dian阻zu上shang檢jian測ce到dao的de電dian壓ya，控kong製zhi器qi就jiu可ke以yi線xian性xing地di從cong保bao持chi管guan腳jiao拉la出chu電dian流liu
，以yi維wei持chi最zui小xiao的de調tiao節jie輸shu入ru電dian流liu。這zhe樣yang就jiu確que保bao了le額e外wai功gong耗hao處chu於yu最zui小xiao值zhi狀zhuang態tai。

最後，為了保證正確地解碼相位角，動態保持是必需的，這樣才能為轉換器提供精確的調光指令。想法是，防止TRIAC在zai解jie碼ma期qi間jian出chu現xian瞎xia火huo問wen題ti，這zhe樣yang導dao通tong角jiao就jiu不bu會hui出chu現xian偶ou發fa變bian化hua而er造zao成cheng閃shan爍shuo。仔zai細xi觀guan察cha一yi下xia係xi統tong
，實shi際ji並bing不bu需xu要yao在zai每mei個ge周zhou期qi做zuo角jiao度du解jie碼ma。一yi個ge采cai樣yang係xi統tong可ke以yi釋shi放fang出chu更geng多duo的de效xiao率lv。用yong這zhe種zhong方fang案an，當dang發fa生sheng解jie碼ma時shi，隻zhi有you在zai采cai樣yang周zhou期qi內nei才cai需xu要yao增zeng加jia額e外wai的de保bao持chi電dian流liu。在zai非fei采cai樣yang周zhou期qi內nei
，則ze不bu需xu要yao電dian流liu。

LM3450采用了這種采樣相位解碼器方法，因此隻有在采樣周期內，動態保持才有效。為驗證這個方案，同時用一個固定的20 mA保持電流和一個大得多的70 mA動態保護電路
，做了一個120V
、15W的射燈應用（圖4）。在對20多種調光器的測試中，70 mA動態保持法都確保了完整的調光區間
，效率提高達6%。

采用這種方案的設計者有一個困難的挑戰。前麵的分析忽略了轉換器上EMI（電磁幹擾）輸入濾波器的影響。每個轉換器都需要濾波，才能通過有關傳導與輻射EMI的(de)標(biao)準(zhun)。不(bu)幸(xing)的(de)是(shi)，整(zheng)流(liu)橋(qiao)交(jiao)流(liu)端(duan)增(zeng)加(jia)的(de)電(dian)感(gan)元(yuan)件(jian)會(hui)造(zao)成(cheng)對(dui)直(zhi)流(liu)端(duan)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)的(de)失(shi)真(zhen)。這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)在(zai)導(dao)通(tong)角(jiao)的(de)末(mo)端(duan)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)嚴(yan)重(zhong)，此(ci)時(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)dV/dt（電壓變化率）為最大。在這個點上，轉換器從EMI電容拉出大部分電流，而TRIAC傳導的電流小於預期。

為解決檢測的不精確問題
，應提高所調節的最小輸入電流，盡量減小EMI濾波器的電容。