當(dāng)前,，隨著節(jié)能理念在照明領(lǐng)域的深入,，出現(xiàn)了用LED和節(jié)能燈直接替代原光源產(chǎn)品中由可控硅調(diào)光器調(diào)光的白熾燈和鹵素?zé)簟,？煽毓枵{(diào)光器通過(guò)斬切交流信號(hào)實(shí)現(xiàn)白熾燈和鹵素?zé)粽{(diào)光,，主要有前向斬波和后向斬波兩種。由于白熾燈和鹵素?zé)羰请娮栊载?fù)載,，應(yīng)用可控硅實(shí)現(xiàn)調(diào)光是很便利的一種解決方案,。但當(dāng)LED和節(jié)能燈使用原有可控硅調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光時(shí)，會(huì)面臨很多問(wèn)題,。首先,，LED和節(jié)能燈都是非線性高頻負(fù)載[1]，但可控硅的開(kāi)關(guān)特性不適合這種應(yīng)用,；另外,，目前市場(chǎng)上有多種可控硅調(diào)光器，而能滿足全部調(diào)光器特性的LED驅(qū)動(dòng)器存在很多問(wèn)題,。為此,，本文設(shè)計(jì)了一種數(shù)字控制的可控硅調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器[2]。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
    本設(shè)計(jì)中HBLED由開(kāi)關(guān)型變換器驅(qū)動(dòng),，采用PWM調(diào)光方法,，LED驅(qū)動(dòng)器連接可控硅調(diào)光器，如圖1所示,?？煽毓钄夭ê蠼?jīng)整流到達(dá)flyback變壓器，從而把能量傳遞到副邊給DC-DC供電,。副邊MCU初始化后,，進(jìn)行恒流和保護(hù)等參數(shù)設(shè)置，并通過(guò)輔助繞組和片內(nèi)比較器檢測(cè)可控硅的導(dǎo)通角,，實(shí)現(xiàn)恒流,、調(diào)光和保護(hù)等功能。為使可控硅可靠導(dǎo)通,，在整流橋后接入了穩(wěn)定可控硅導(dǎo)通電路,。系統(tǒng)具有以下功能：(1)保證可控硅調(diào)光器可靠地導(dǎo)通；(2)功率因數(shù)在0.95以上,；(3)驅(qū)動(dòng)器效率在72%以上,；(4)LED具有恒流功能；(5)具有可控硅調(diào)光功能（1%～100%）,；(6)各種保護(hù)功能,。

2 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)[3-4]
2.1 變壓器設(shè)計(jì)
    工作頻率、輸入/輸出電壓,、輸入/輸出功率,、輸入峰值電流等參數(shù)會(huì)影響變壓器運(yùn)行,，從而造成可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷。為保證可控硅調(diào)光器正常,、可靠地導(dǎo)通,，合理設(shè)計(jì)變壓器非常關(guān)鍵。此外,，優(yōu)化變壓器的尺寸,、材料、磁芯等參數(shù)可以提高變壓器的效率,。
2.1.1 計(jì)算初級(jí)電感
    為了保證最優(yōu)的初級(jí)電感,，能接受的最小占空比計(jì)算如下：
  
    輸出功率的范圍決定了適合的磁芯類型，本應(yīng)用選用了E25/13/7型磁芯,。
2.1.3 初級(jí)繞組匝數(shù)
    初級(jí)繞組需要在匝數(shù)和氣隙大小兩者之間取得平衡,，以保證應(yīng)用中變壓器不飽和?？紤]本應(yīng)用的特殊要求,，可依據(jù)下式確定匝數(shù)。
 
2.2 假負(fù)載電路
    為消除高頻信號(hào)對(duì)可控硅的干擾,，保證可控硅具有一定的導(dǎo)通電流,，設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可控硅導(dǎo)通電路，如圖2所示,。當(dāng)由于高頻非線性負(fù)載電流不夠而引起導(dǎo)通不完全時(shí),，假負(fù)載可以及時(shí)接入。當(dāng)Q3導(dǎo)通時(shí),，導(dǎo)入大負(fù)載保證可控硅導(dǎo)通,。當(dāng)可控硅導(dǎo)通后，控制Q2導(dǎo)通關(guān)閉Q3,，切換到小負(fù)載來(lái)維持可控硅導(dǎo)通所需要的維持電流,，這樣既保證了可控硅導(dǎo)通的維持電流，又盡可能地降低了假負(fù)載的損耗,。

2.3 導(dǎo)通角檢測(cè)
    為了使驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)定工作，快速,、可靠地檢測(cè)可控硅的導(dǎo)通角非常重要,。本驅(qū)動(dòng)器通過(guò)軟硬件結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通角檢測(cè)，把整流電路后的濾波大電容去掉,，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)器會(huì)有0.9以上的功率因數(shù),，使整流后的電壓波形保持饅頭波波形，由此反激變換器輔助繞組上的波形也保持相應(yīng)的饅頭波波形,，從而可以利用MCU內(nèi)置的比較器進(jìn)行電壓比較,。比較器輸出的上升沿觸發(fā)MCU片內(nèi)定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí),，其下降沿則使得定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，然后程序?qū)τ?jì)時(shí)結(jié)果進(jìn)行軟件濾波處理,，再轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的PWM調(diào)光信號(hào),，最終快速有效地判斷出可控硅的導(dǎo)通角并實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。
2.4 程序架構(gòu)
    uPD78F075x系列MCU集成了硬件比較器,，并且其定時(shí)器具有和比較器輸出的聯(lián)動(dòng)功能,，從而實(shí)現(xiàn)變頻或定頻變占空比的類似硬件控制，為L(zhǎng)ED恒流控制的實(shí)現(xiàn)提供了便利,。聯(lián)動(dòng)功能具體實(shí)現(xiàn)如下：(1)通過(guò)配置定時(shí)器使其具有PWM輸出功能,，并且其PWM波的輸出是根據(jù)比較器的輸出結(jié)果來(lái)改變PWM的頻率或占空比。(2)可通過(guò)設(shè)置MCU中的兩個(gè)定時(shí)器進(jìn)行邏輯關(guān)聯(lián),，使得其中一個(gè)定時(shí)器輸出的PWM受另一個(gè)定時(shí)器的輸出的控制,，這樣就無(wú)需另外單獨(dú)輸出PWM進(jìn)行調(diào)光，可以利用此功能在MCU內(nèi)部控制主PWM而使得整個(gè)DC-DC部分工作或不工作實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光功能,。本系統(tǒng)充分利用以上兩項(xiàng)功能,，通過(guò)軟硬件對(duì)導(dǎo)通角的快速、可靠地判斷,，再將導(dǎo)通角信號(hào)轉(zhuǎn)化為調(diào)光信號(hào)實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)光功能,。圖3、圖4分別為主程序流程圖和導(dǎo)通角判斷的程序流程圖,。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    為驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)器實(shí)際運(yùn)行效果,，研制樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。部分實(shí)驗(yàn)波形如圖5～圖8所示,。從波形圖可以看出,，可控硅能很好地導(dǎo)通，斬波后的信號(hào)非常干凈,，調(diào)光信號(hào)和可控硅的斬波信號(hào)也有很好的對(duì)應(yīng),。當(dāng)LED工作時(shí)，加在LED的電壓信號(hào)迅速上升并穩(wěn)定在一定范圍內(nèi),，起到了恒流和調(diào)光作用[5],。
    本文設(shè)計(jì)了一種可通過(guò)可控硅調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)變壓器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),，以軟硬件結(jié)合的方式進(jìn)行可控硅導(dǎo)通角的實(shí)時(shí)判斷并快速,、穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為調(diào)光信號(hào)，很好地保證了可控硅調(diào)光器的可靠工作,，從而實(shí)現(xiàn)了可控硅對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的全數(shù)字調(diào)光,。
參考文獻(xiàn)
[1] 周源，孫耀杰.隔離式反激型LED驅(qū)動(dòng)器的建模與調(diào)光設(shè)計(jì)[J].光源與照明，2007,，3(1)：1-5.
[2] 溫德?tīng)?LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)[M].謝運(yùn)祥,，王曉剛譯.北京：人民郵電出版社，2009.
[3] 宋適.基于AVR單片機(jī)的自適應(yīng)調(diào)光系統(tǒng)[J].電氣自動(dòng)化,，2009,，31(1)：33-35.
[4] 張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社,，2004.
[5] 方友維.關(guān)于LED驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)參數(shù)的合理要求[J].照明工程學(xué)報(bào),，2009，20(8)：118-119.