基于MCU和基于ASIC的LED可控硅調(diào)光方案對比與解析
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最后，調(diào)光器的兼容性問題。由于LED是用來替代以前的白熾燈，所以LED調(diào)光也必須用可控硅調(diào)光。白熾燈是純阻性負(fù)載，對可控硅的導(dǎo)通不會(huì)造成什么影響，但LED的驅(qū)動(dòng)電路由開關(guān)電源組成，就不是一個(gè)純負(fù)載了，因此會(huì)對可控硅造成一定的影響?？煽毓璧臄夭úㄐ魏苋菀桩a(chǎn)生畸變，尤其很難保持很好的導(dǎo)通狀態(tài)。所以在驅(qū)動(dòng)上一般都要加可控硅穩(wěn)定電路。恒功率控制法由于其純硬件實(shí)現(xiàn)，就算加了可控硅穩(wěn)定電路，對調(diào)光器的適應(yīng)性也有限。
由于恒功率控制有其結(jié)構(gòu)簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)，而其缺點(diǎn)部分短時(shí)間里可能沒能體現(xiàn)出來，所以很多半導(dǎo)體廠商都采用此方法。但若采用MCU控制恒流的方案，以上問題都可以很好的解決。
3 基于MCU控制恒流的方案
世強(qiáng)電訊提出的基于MCU控制恒流的方案整體框圖如圖3.1所示。方案由兩級組成，第一級為FLYBACK，采用閉環(huán)控制以輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓給第二級供電，第二級采用MCU控制，組成一個(gè)BUCK恒流控制電路。其中MCU要完成的功能包括；1：根據(jù)可控硅導(dǎo)通角的大小，給出相應(yīng)的調(diào)光信號(hào)。2：根據(jù)可控硅斬波后波形的畸變情況決定是否需要改變調(diào)光信號(hào)。3：通過檢測LED的電流反饋，給出相應(yīng)的占空比，穩(wěn)定流經(jīng)LED的電流，達(dá)到恒流控制。
圖3.1 基于MCU控制恒流的方案整體框圖本文引用地址：http://2s4d.com/article/169376.htm
3.1 理論依據(jù)
恒流控制電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為BUCK電路，BUCK用于恒壓輸出時(shí)候，輸入電壓與輸出電壓的關(guān)系為：
式中：
為輸出電壓；
D為占空比；
為輸入電壓。
從式3.1中可以看出，輸出電壓與占空比和輸入電壓都成正比。在閉環(huán)控制中，取輸出電壓反饋信號(hào) 與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓 比較，當(dāng)輸入電壓一定時(shí)，如果 大于 ，則減小占空比D，相反當(dāng) 小于 時(shí)，增大D，以達(dá)到穩(wěn)壓的效果。
所以，當(dāng)BUCK電路用于恒流控制時(shí)，只要把電壓反饋信號(hào)改成電流反饋信 號(hào)就可以達(dá)到恒流的效果。
3.2 優(yōu)缺點(diǎn)
由于MCU控制恒流方案由于采用恒流控制，針對恒功率控制方案中出現(xiàn)的問題都能很好的解決；
首先，針對由于 的偏差對LED的使用壽命和顯色性的影響問題。采用恒流控制方案，當(dāng) 有偏差或者隨著溫度和工作時(shí)間的變化而變化時(shí)，只要D不變，輸出給LED的電流并不會(huì)發(fā)生太大的變化。雖然LED的正向電流 也會(huì)隨著溫度和工作時(shí)間的變化而變化，但每個(gè)LED的 偏差都都不會(huì)太大，對于用多個(gè)LED串連起來組成的大功率LED燈，并不會(huì)對LED的使用壽命和顯色性造成任何的影響。
其次，由于采用閉環(huán)控制，可以達(dá)到很高的輸出電流的精度。能保證燈的一致性。
再次，功率兼容性問題。MCU恒流控制方案能兼容額定功率以下的LED燈。對于串聯(lián)的LED燈，改變輸出功率的大小，只是改變了LED燈的數(shù)目n和輸出給LED燈的電壓 ，并不會(huì)改變輸出電流的大小。當(dāng)輸出功率比額定功率小時(shí)，加在LED燈上的箝位電壓 變小，而輸出給LED的電壓 此時(shí)依然為額定值，所以流經(jīng)LED的電流會(huì)變大，使得電流反饋信號(hào) 大于基準(zhǔn)電壓 ，那么占空比會(huì)變小，輸出電壓 變小，流經(jīng)LED的電流也變小，直到額定電流值。所以可以兼容額定功率以下的LED燈。
而針對空載損耗問題，可以用MCU檢測是否有負(fù)載接入，當(dāng)檢測到?jīng)]有LED接入時(shí)，可以關(guān)閉后級的BUCK電路，減小空載損耗。
最后，可控硅的兼容性問題。恒功率控制方案中，采用純硬件模式來穩(wěn)定可控硅的導(dǎo)通，對調(diào)光器的適應(yīng)性還是有限。在MCU控制恒流方案中，除了有硬件穩(wěn)定電路，還有軟件對可控硅斬波后的波形進(jìn)行辨別處理。可以通過軟件設(shè)置，判斷斬波后的波形是畸變還是真的在調(diào)光，從而決定要不要改變相應(yīng)的調(diào)光信號(hào)。所以MCU控制恒流方案提高了對調(diào)光器的適應(yīng)性。
當(dāng)然，由于MCU恒流控制采用兩級閉環(huán)控制方案，相對于ASIC的恒功率單級控制方案，也存在一些不足之處，首先就是在結(jié)構(gòu)上要比恒功率控制方案復(fù)雜，成本上略高1~2RMB，另外就是效率比恒功率方案要低，但完全能滿足“能源之星”的要求。
4總結(jié)
表1兩種方案的優(yōu)劣對比
通過上述的分析比較，不難看出，在一致性、功率兼容性、調(diào)光器的兼容性和對LED的使用壽命和顯色性的影響等關(guān)鍵指標(biāo)方面，MCU控制恒流方案都要比ASIC控制恒功率方案有絕對的優(yōu)勢。
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