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基于MCU和基于ASIC的LED可控硅调光方案对比与解析

时间:2015-04-16  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

  2.2 优缺点

  理论上,这种拓扑结构简单,成本低,但仔细分析就会发现,这种方式存在很多弊端。首先是 很难控制,往往偏差很大,再加上采用开环控制,精度很难保证,在批量时,用同样的占空比都会导致输出功率偏差很大,直接体现在灯上就是LED的亮度会偏差很大,很难保证其一致性。

  其次,恒功率控制都是预先假定输出功率是恒定的,比如用9个1W( =3.4V,  =350MA)的LED串联起来用做一个9W的PAR灯,那么设计时候就会用 =9W来计算。但实际上每个LED的 都会偏差,偏差值如表2.1所示:

基于MCU和基于ASIC的LED可控硅调光方案对比与解析

从表格2.1可以看出,虽然每个LED的偏差都不会太大,但当LED串联起来时,总的偏差就不能忽略了。PAR灯的实际功率可能不止9W或者不到9W,直接反应在灯上就是最大亮度没有到额定值或者比额定值要亮。当PAR灯的实际功率不到9W时,而驱动的输出功率依然是9W,那么流经LED的电流 就已经超过了额定的,长期工作对LED的寿命和显色性都会造成一定的影响。

  另外,就算LED出厂时 没有偏差,根据图1.2所示, 也会随着温度和工作时间的变化而变化,当由于 的变化使得LED的额定功率小于9W时,长期工作将会影响LED的使用寿命和显色性。

  再次,功率兼容性问题。由于恒功率控制方式都是预先设定好输出功率,当所接的灯功率与预先设定的功率不匹配时,LED灯不能正常工作。当所接的灯的功率小于预设功率时,甚至会烧毁LED灯。

  还有就是空载损耗的问题,由于恒功率控制方案的输出功率只与输入电压和导通角的大小有关,当没有与接LED灯时,依然会有相应的功率输出,使得空载损耗变得很大。

  最后,调光器的兼容性问题。由于LED是用来替代以前的白炽灯,所以LED调光也必须用可控硅调光。白炽灯是纯阻性负载,对可控硅的导通不会造成什么影响,但LED的驱动电路由开关电源组成,就不是一个纯负载了,因此会对可控硅造成一定的影响。可控硅的斩波波形很容易产生畸变,尤其很难保持很好的导通状态。所以在驱动上一般都要加可控硅稳定电路。恒功率控制法由于其纯硬件实现,就算加了可控硅稳定电路,对调光器的适应性也有限电感厂家。

  由于恒功率控制有其结构简单,成本低的优点,而其缺点部分短时间里可能没能体现出来,所以很多半导体厂商都采用此方法。但若采用MCU控制恒流的方案,以上问题都可以很好的解决。

3 基于MCU控制恒流的方案

   世强电讯提工字电感出的基于MCU控制恒流的方案整体框图如图3.1所示。方案由两级组成,第一级为FLYBACK,采用闭环控制以输出一个稳定的电压给第二级供电,第二级采用MCU控制,组成一个BUCK恒流控制电路。其中MCU要完成的功能包括;1:根据可控硅导通角的大小,给出相应的调光信号。2:根据可控硅斩波后波形的畸变情况决定是否需要改变调光信号。3:通过检测LED的电流反馈,给出相应的占空比,稳定流经LED的电流,达到恒流控制。

  图3.1 基于MCU控制恒流的方案整体框图

基于MCU和基于ASIC的LED可控硅调光方案对比与解析

  3.1 理论依据

  恒流控制电路拓扑结构为BUCK电路,工字电感器BUCK用于恒压输出时候,输入电压与输出电压的关系为:

  式中:基于MCU和基于ASIC的LED可控硅调光方案对比与解析

  为输出电压;

  D为占空比;

  为输入电压。

  从式3.1中可以看出,输出电压与占空比和输入电压都成正比。在闭环控制中,取输出电压反馈信号 与预设基准电压 比较,当输入电压一定时,如果 大于 ,则减小占空比D,相反当 小于 时,增大D,以达到稳压的效果。

  所以,当BUCK电路用于恒流控制时,只要把电压反馈信号贴片绕线电感改成电流反馈信 号就可以达到恒流的效果。

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