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基于集成芯片的低压大功率可控硅调光型节能灯的解决方案基于集成芯片的低压大功率可控硅调光型节能灯的解决方案
基于英飞凌公司ICB1FL02G的智能集成芯片控制设计,利用串联于电源输入端的前/后沿可控硅调光器来实现灯
光明暗度的调节。将调光电信号通过压控振荡器线性地转换为半桥驱动频率,并用该频率直接控制灯的亮度。
采用有源功率校正增大负载功率范围,以灯电流闭环反馈和深度调光滞环控制来保证灯光输出的可控性和稳定
性。
在严峻的能源供给形势下,新型环保节能的产品成为关注的热点。相对于传统的白炽灯,在输出相同的光效情况下,荧光
灯的节电效能可达到70%~80%,因而被称为“绿色照明”。随着对更高生活品质的追求,人们对照明环境的体感
舒适度要求越来越高,可调光的荧光灯照明系统就是这种更加人性化的具体实现,而且调光
当前,可调光的荧光灯照明系统大体可分为两类:分离式电子镇流器驱动的荧光灯系统与调光型一体化节能灯。由于分离
式系统的布线比较复杂而且需要较大的安装空间,所以该系统在一些应用环境中存在局限性。而从安装便利、有限空间利用以
及整体美观的角度来看,可调光型一体化节能灯具有其独特性和先进性。
传统的可调光
1 技术方案技术方案
设计要求:前/后沿切角的
技术平台[3]:可控硅调光器+滤波整流+集成芯片+闭环反馈控制+滞环控制+故障安全保护。平台核心采用英飞凌公司的宽
功率负载集成芯片ICB1FL02G[2]。该芯片具有CCM模式的
2 主要功能主要功能
系统的基本工作信号流[3]如图2所示。在120 V/50~60 Hz低压供电系统中,输入电压Vin经前/后沿切角的可控硅调光器后得
到包含切角信号Φ的电压V1(Φ),V
1
(Φ)滤波整流后的电压为V
2
,V
2
再经过APFC(Boost升压拓扑)电路升压转化为后
级负载所需要的母线电压V4。V4通过高频半桥驱动LCR(ω)负载(R为灯负载),使R获得与半桥频率对应的电压电流
并以光的方式输出,并且光亮度与频率成反比。同时,V
2
经过采样电路得到与调光器切角Φ相对应的预设调光电压信号
V
3
[4],V
3
通过VCO线性地产生相应的频率信号ω来驱动半桥的负载,从而实现以旋转调光器的切角调节不同亮度的光
输出。
为了得到高安全可靠性,系统采用相关的过压/过流保护和负载故障保护,即当系统检测到过压/过流时,APFC电路将停止
工作,直至过压/过流状态消失后电路重新恢复工作。过压/过流保护设计确保了后级母线电压V
4
及电源输入电流不出现异常破
坏性的升高;当系统检测到灯负载故障(漏气灯、进入整流态的灯)时,系统将停止工作,直至故障消失。
灯负载的闭环控制实现了预设调光信号V
3
对灯反馈信号V5的校正。当偏差信号ΔV趋于零即V
5
=V3时,闭环控制实现
了光输出完全唯一地跟随预设调光信号,从而可得到稳定、可控的灯光输出。
为了提高灯的使用寿命,需要给灯丝合适的能量。灯在点亮之前,灯丝需获得预热能量以避免辉光的产生;在整个调光过
程中,灯丝需要维持相应的能量(级)以确保荧光冲击电子的发射。本方案采用辅助的灯丝预热控制电路,使灯的寿命周期达
到10 kh以上。灯使用寿命的提高直接降低了产品使用成本,同时也间接减少了产品过早失效废弃而产生的环境成本。
3 主要功能模块主要功能模块
3.1 有源功率校正有源功率校正(APFC)
采用Boost升压拓扑,将反映调光器切角?准的低压脉动直流电压V
2
升压至系统负载所需要的高压低脉动直流母线电压V
4
,
以使得输出级负载在启动时获得足够的击穿电压并在连续工作时具有合适的相位裕量。普通的调光节能灯大多无APFC电路,
不能将低输入电压提升到与负载相适应的等级,而且在输入电压的波谷甚至波峰时,负载回路不能获得足够相位裕角,严重限
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weixin_38662122
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