可控硅调光知识总结

 最近一周开发一个LED球泡灯可控硅调光项目，现总结如下：

项目要求：

1、使用RCC调光方案

2、输入电压Ui=120V(60HZ)，输出电压Uo=66V，输出电流Io=120mA(恒流)

 

什么是可控硅：

单向可控硅由4层半导体组成，有3个PN结：阳极A，阴极K，控制极G，如下图： 

单向可控硅文字符号：SCR(Silicon Controlled Rectifier)，CT，KG等，图形符号：

 

可控硅导通的条件为：

在阳极和阴极之间加正向电压，同时在控制极加正触发电压

可控硅关断的方法有2个：

1、减小阳极电流至小于其导通维持电流（维持电流：在规定的环境温度和控制极断开的条件下，保持可控硅处于导通状态所需要的最小正向电流）

2、切断阳极电源

对于一个单向可控硅，主要看其5个参数：

额定正向平均电流、维持电流、控制极触发电压和电流、正向阻断峰值电压、反向阻断峰值电压

可控硅调光原理：

如图为前沿切相可控硅调光电路，当C2上的电压达到或超过可控硅G极正触发电压时，可控硅会在每个AC电压前沿导通，当可控硅电流降至其维持电流以下后，可控硅关断，且必须等到C2重新充电至其G极正触发电压以上后才能重新导通。通过调节R2电阻值改变C2的充电速度，可改变可控硅导通的相位角，变化范围接近于0°-180°

LED调光存在的问题：

 引用“千家网”上《详解LED照明的可控硅调光技术》中提出的“可控硅调光的缺点和问题”

(1)调光过程中，随着内部导通角的变化，输入电压正弦波被可控硅破坏了，从而降低了功率因素值(PF)，通常PF低于0.5，而且在调光时，随着导通角越小，功率因素值越来越低(1/4亮度时只有0.25)。

(2)如上，输入电压正弦波被破坏了，非正弦的波形加大了谐波系数。

(3)LED驱动电路中输入非正弦的电压波形会在线路上产生严重的干扰信号(EMI)。

(4)调光过程中在低负载时很容易因为维持电流不足而出现不稳定现象，解决措施是必须加上一个泄流电阻。通常情况下这个泄流电阻至少要消耗1-2瓦的功率，这就降低了恒流源电路的效率。

(5)在使用可控硅调光电路对白炽灯调光时，当输入端的LC滤波器与可控硅产生振荡时，由于白炽灯的热惯性，人眼根本看不出这种振荡。而当可控硅调光电路与LED驱动电路配套使用时，会产生音频噪音和闪烁，这往往是不可接受的。

然而，在可控硅存在诸多缺点与问题的现状，不可忽视绝大部分调光场所已经安装了可控硅调光器，为方便消费者使用及原有资源的持续利用，LED固态照明对可控硅调光器的兼容仍是一个需要解决的问题！

RCC调光方案原理图：

可参考电源网上的该份原理图 

注意，图中T-1，T-2为变压器的次级、初级绕组；ZD1将AC输入电压稳定在12V，此时MOS管Q2导通，电流由整流桥经V+、V-，流经变压器、MOS管后，开始在R6//R7上形成压降，当电压达到三极管Q1的导通电压时，Q1导通并把MOS管栅极电平拉至0V，此时MOS关断。关断后，R6//R7不再流过电流，其上的电压下降，Q1截止，ZD1其上电平超过12V之后再次将电压稳定至12V，MOS再次导通，如此循环实现能量的开关控制。

电路调试经验：

1、调光器开启时突入电流尖峰过大可能会使其发生震荡，可增加一个电阻与C2串联，以便抑制突入电流尖峰；

2、为了保持维持电流，可在前端加入斩波电路，同时参考后级RCC电路设计方法，将三极管be极并联在地线电阻两端，利用三极管be极0.7导通的特性检测整个电路环路的电流，当环路电流小于维持电流时，启动斩波电路增大电路电流传送，当环路电流大于维持电流时，暂停斩波电路，避免能量的额外损耗；

3、RCC电路恒流效果比较差时，可以尝试在辅助绕组加入电压检测电路（一个稳压管加二极管就可以解决做到的事情），当辅助绕组电压超过某个域值时，同样将反馈信号传送给Q1，通过Q1影响MOS的关断频率、时间。该电压检测电路必须调试适当，否则会影响开机启动时间！