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1电路结构及实现
1.1相角测量技术的电路结构
在LED驱动芯片内部,要得到AC线电压导通角的信息,可以直接测量其大小,也可以选择测量切角的方式来得到导通角大小的信息,如下图2所示。若采用测量切角的方式,则测得的切角越大,需控制LED的亮度越暗。本文即采用测量AC线电压切角大小的方式来控制负载LED的亮度。为了确保调光期间芯片的正确工作,必须完成对输入电压过零点VOZ的检测,检测结果经采样处理后得到过零信号,如图2所示:当线电压降到VOZ以下时,过零信号输出高电平;线电压大于VOZ时,输出低电平。由此可以得出结论:过零信号高电平时间的长短反映了切角大小的信息[4]。相角测量模块的框图及其在整个LED驱动电路中的作用如图3所示,反映切角信息的过零信号输入到相角测量模块,经过零处理模块的处理后得到计数器的清零信号和相角寄存器的读出触发信号。计数器从清零开始对过零信号的高电平进行计数(量化线电压切角的大小);相角寄存器将计数器的计数结果送到数模转换模块得到Vref_FB,驱动控制模块则根据Vref_FB和VFB的比较结果来控制流过负载电流平均值的大小。
1.2相角测量具体实现
(1)过零处理模块:作用是产生计数器的清零信号和相角寄存器的读出触发信号,其电路原理如下图4(a)所示。(2)计数器模块:作用是用固定时钟对反映切角信息的过零信号高电平的持续时间进行计数,量化切角的大小。本模块由两部分:由五个D触发器串接而成的五位计数器、编码器A。计数器计数的基础时钟是由芯片内部振荡器产生的周期为T的时钟信号,计数器的清零信号有效之后即开始从00000计数,计数结果经过编码器A的编码之后输出到相角寄存器。(3)相角寄存器模块:作用是存储计数器对线电压切角量化的结果,控制负载LED亮度更新的频率及确定相角测量模块量化切角大小的上限θmax。本模块由两部分组成:五位边沿触发器串接成的并行输入并行输出寄存器和编码器B。当寄存器的边沿触发信号有效时,计数器输出的计数结果通过并行输入并行输出寄存器被送到编码器B。若线电压切角小于θmax,编码器B将寄存器输入过来的信息不经处理直接送到数模转换DAC模块;若切角大于θmax,编码器B将输入过来的信息锁定为θmax所对应的计数结果,从而使得负载LED的亮度在切角大于θmax的情况下也不会变的很暗。
2仿真结果与分析
基于0.5μmBCD工艺库,使用Hspice仿真工具,在25℃,TT工艺角条件下,对不切相和切相(切掉90°)两种情况进行仿真,仿真结果如下图5所示。由仿真结果图5(a)可知,当线电压不切相时,负载LED的平均电流为375mA,且切角在小于θmin的范围内负载的平均电流保持不变,均为375mV;由(b)可知,当切角为90°时,负载的平均电流减小为225mA,通过以上对相角测量模块的分析,在切角大于θmin小于θmax的范围内,切角越大,流过负载的平均电流越小。
3结论
本文简要介绍了TRIAC调光的基本原理。详细介绍了相角测量技术的原理及具体电路实现。并对其进行了仿真验证,仿真结果表明:本文提出的相角测量技术能够准确量化AC线电压切角的大小,且其测量精度可以根据实际需求控制。本文提出的用数字电路实现相角测量的方法从根本上提高了信号的抗干扰能力,可以广泛应用于带TRIAC调光功能的LED驱工程管理论文动器中。
作者:周英娜 冯玲玲 李威 单位:电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室