采用可控硅调光器的节能灯电子镇流器

摘要将白炽灯三端双向可控硅(Triac)调光器连接在采用控制器(BUA2014) 紧凑型荧光灯(CFL)电子镇流器的交流电源输入端，可以实现调光功能。介绍了基于控制器(UBA2014)控制IC 并带电荷泵的Triac 调光CFL 镇流器电路工作原理，为设计Triac 调光CFL 镇流器提供了一种高效低成本解决方案。

0 引言

荧光灯交流电子镇流器自上一个世纪80 年代初期问世以来，几乎全部采用半桥式DC-AC 逆变器拓朴结构，如图1 所示。其中，半桥输出端的电感器(相当于工频荧光灯镇流器)与灯管是串联的。C1 是耦合电容器，超隔直流作用。控制器IC 的振荡器频率，通常与单个电阻RT(有时由RT 和电容CT)设定。改变RT 电阻值，则可以使开关频率发生变化，据此可以实现对荧光灯的调光。当开关频率工字电感降低时，L的阻抗(ZL =2 πfL) 减小，灯电流增加，灯光变亮;当频率升高时，L的阻抗增加，灯电流变小，灯光变暗。因此，通过调频可以实现调光。调光的最大亮度电平是灯管的额定功率(即100%)，亮度模压电感器调节不能超过最大亮度电平。

事实上，利用传统的三端双向可控硅(Triac) 调光器，也可以对电子镇流器进行调光，而且电路简单，成本低廉，调光范围可以从10%~100%.

1 三端双向可控硅调光器

1.1 白炽灯调光器

传统白炽灯调光器电路如图2 所示。其中：VS 为三端双向可控硅(Triac);D 为双向(触发)二极管(Diac)电感器厂家;RP 为调光电位器，R是RP 的串联电阻;C为电容器。D 通常选用BD3,其击穿电压为32 V 左右。当电容C被充电到约32 V 时，Diac 击穿导通，触发Triac 导通，并且Triac 的导通电压降很小。一旦电流降至其保持电流IH 以下，Triac 则关断。Triac 具有双向对称的伏安特性，如图3 所示。在AC 线路电压过零后，经过一定的延时，在AC 电压的负半周Triac同样会导通。调节RP 可以改变Triac 的导通角，从而实现调光。RP 电阻值越大，延迟角则越大，Triac 导通角也就越小，灯光则越暗。

1.2 调光器应用于电子镇流器的连接方法

当Triac 调光器用于可调光CFL 电子镇流器时，应将其连接到桥式整流器滤波电路的输入端，如图4所示。图5 为输入电压VMAINS、电容CBUS 两端的DC 总线电压VBUS、电容Cdim 上的充电电压Vcdim 及通过Triac的电流ITRIAC 波形。

白炽灯是一种纯电阻性负载，而桥式整流(电容)滤波电路与白炽灯的情况完全不同。由于整流二极管具有单向导电性，只有正向偏置时才会导通，因此只有在AC 输入瞬时电压高于DC 总线电压VBUS 时，电流才会通过整流二极管。很显然，在大部分时间中二极管是截止的。在桥式二极管不导通时，没有DC 通路去充电调光器中的电容Cdim,Triac 也不会被触发导通。Triac 的保持电流IH 通常为15~20 mA,一旦电流低于保持电流，Triac 电感器的型号就会立即关断。

2 带电荷泵的Triac 调光方案

目前使用Triac 调光器对CFL 镇流器进行调光，一种低成本解决方案是采用电荷泵电路，如图6 所示。

图6 中，二极管DX、DY 和电容CX 构成电荷泵。全波整流的电压经DX 对CX 充电，电容CX 通过DY 放电。

电荷泵的加入，有可能在整个AC 线路周期内都能汲取电流，不仅能使Triac 获得保持电流使其导通，实现平滑调光，而且能减小AC 输入电流波形失真，提高功率因数。

完整的带电荷泵的Triac 调光CFL 电子镇流器解决方案如图7 所示。为了获得较好的调光效果，必须附加一个灯电流反馈控制环路和调光器状态(即电位器旋钮位置，代表通过Triac 的电流)检测电路。

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