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LEDqudongqixianglianjie。meizhitiaoguangqidexingnenggeyoubutong，congershijiekougongzuonanshangjianan。jinguanxianzaiyoulejiaoxinjiaohaodefanxiangtiaoguangqi，danbiaozhundezhengxiangtiaoguangqiyizaiquanqiudianzisheshizhongguangfanshiyong，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

zhezhongleixingdetiaoguangnenghenhaodiyongyubaichideng，yinweitamenshijiandandezuxingfuzai。dangdaotongjiaojianxiaoshi，dengsidianzushangshijianpingjundedianyayexiajiang，congertigongleziranpinghuadetiaoguang。

TRIAC還有一個對最小保持電流的要求。流經TRIAC的de電dian流liu必bi須xu保bao持chi在zai這zhe個ge最zui小xiao水shui平ping以yi上shang，才cai能neng確que保bao在zai整zheng個ge導dao通tong角jiao上shang的de開kai啟qi。白bai熾chi燈deng負fu載zai很hen容rong易yi滿man足zu這zhe個ge條tiao件jian，因yin為wei負fu載zai都dou有you原yuan生sheng的de功gong耗hao等deng級ji，例li如ru：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。

duiyuyigebiaozhundekaiguanzhuanhuanqi，qishuchudetiaojieyupingjunshurudianyawuguan，zheyiweizhebixuxianduixiangweitiaoguangqitigongdezhanxiangboxingzuojiema。jiemahoudexinxijiukeyikongzhiyongyushuchutiaojiedejizhundianya。jinguanzheduigonglvdianzishejizheshixiangduijiandandegongzuo，danqibeihouyinzangzhegengduodefuzaxing。

一(yi)個(ge)明(ming)顯(xian)的(de)區(qu)別(bie)是(shi)，負(fu)載(zai)不(bu)再(zai)是(shi)純(chun)阻(zu)性(xing)的(de)。實(shi)際(ji)上(shang)，轉(zhuan)換(huan)器(qi)對(dui)相(xiang)位(wei)調(tiao)光(guang)器(qi)可(ke)以(yi)看(kan)作(zuo)一(yi)個(ge)電(dian)抗(kang)性(xing)負(fu)載(zai)
，因(yin)為(wei)電(dian)路(lu)中(zhong)同(tong)時(shi)包(bao)含(han)有(you)容(rong)性(xing)和(he)感(gan)性(xing)元(yuan)件(jian)。於(yu)是(shi)，一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)轉(zhuan)換(huan)器(qi)在(zai)遇(yu)到(dao)斬(zhan)相(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)快(kuai)速(su)上(shang)升(sheng)沿(yan)時(shi)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)標(biao)準(zhun)的(de)RC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。
[page]
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baoTRIAC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

一(yi)種(zhong)滿(man)足(zu)保(bao)持(chi)電(dian)流(liu)要(yao)求(qiu)的(de)簡(jian)單(dan)方(fang)法(fa)是(shi)加(jia)一(yi)個(ge)負(fu)載(zai)電(dian)阻(zu)
，以(yi)確(que)保(bao)設(she)計(ji)在(zai)整(zheng)個(ge)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)內(nei)
，滿(man)足(zu)最(zui)低(di)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)效(xiao)率(lv)太(tai)低(di)。對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)100W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。
[page]
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dedV/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。