PWM與模擬調(diào)光解決方案

1、PWM與模擬調(diào)光解決方案隨著天花板燈的調(diào)光控制要求越來(lái)越嚴(yán)格， 單個(gè)傳統(tǒng)模擬調(diào)光或PWM調(diào)光無(wú)法滿足當(dāng)前市場(chǎng)要求。但PWM與模擬調(diào)光的整合模式卻是一個(gè)很好的選擇。然而，由于寄生效應(yīng)對(duì)MOS與輸由二極管的結(jié)點(diǎn)電容器的影響，更深、更寬的調(diào)光仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。還有一項(xiàng)挑戰(zhàn)是滿足LED輸由電流與調(diào)光信號(hào)之間的良好線性規(guī)范要求。在本文中，我們將介紹基于UCC28810/11器件的模擬調(diào)光與PWM調(diào)光整合解決方案，以滿足該規(guī)范要求。由于AC輸入前面有功率因數(shù)校正（PFC）輸由或反激式輸由，本文中的UCC28810/11器件將使用DC輸入電壓。 為了更好地理解該解決方案， 本文將提供詳細(xì)的理論分析與實(shí)用設(shè)計(jì)以

2、及大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文將證明設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合?；赨CC28810/11降壓恒流解決方案的原理分析1UCC28810/11-恒流降壓的原點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)恒流，由于內(nèi)部乘法器（見圖1）的影響，UCC28810/11器，牛內(nèi)的邏輯電路必須進(jìn)行修改。由于陵乘法器的輸由鉗位電壓是1.7V,我們可創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單外部電路讓乘法器穩(wěn)定在1.7V。 這樣，可按這種方法創(chuàng)建1.7V的內(nèi)部參考電壓?？蓜?chuàng)建1.7V的內(nèi)部參考電壓，如圖2所示。2UCC28810/11器件恒流降壓的理想工作分析由于UCC28810/11臨界工作模式的原因，LED輸由電流是降壓MOS峰值電流的0.5倍。如上所述，內(nèi)部參考電壓為1.7

3、V,那么通過(guò)MOS的電流將為輸由電流將為導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間為開關(guān)頻率為UCC28810/11器件的實(shí)際恒流原理分析1傳統(tǒng)工作的恒流分析在實(shí)際工作中，當(dāng)降壓電感器的電流降低至零時(shí)，在MOS及二極管的結(jié)點(diǎn)電容與降壓電感器的電感之間會(huì)由現(xiàn)諧振。在這個(gè)過(guò)程中，MOS的VDS逐漸降低。然而，該電壓在特定輸入條件下會(huì)降低至零，表明ZVS條件已完全實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，必須指由的是由于該諧振機(jī)制，會(huì)由現(xiàn)負(fù)電流電感器電流。這會(huì)導(dǎo)致通過(guò)降壓電感器的總體平均電流與理想工作降壓電流稍有不同。由于存在這種差異，必須根據(jù)該諧振考慮因素重新計(jì)算實(shí)際LED電流公式。由于MOS與二極管的復(fù)雜結(jié)點(diǎn)電容公式的原故，它可定義為Coss實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)

4、化，這不會(huì)影響我們的分析結(jié)果。因此，降壓電感器電感可定義為L(zhǎng)o我們可得到公式5（見圖4）。在Tdoff階段：MOS與二極管的結(jié)點(diǎn)電容器將逐漸被放電，這可在降壓電感器電流降低至零時(shí)使通過(guò)電感器的電流變成反向。MOS的電壓為當(dāng)MOS的電壓降低至VinV0時(shí)，Tdoff階段會(huì)結(jié)束 （見圖4） ,因而可根據(jù)類似分析獲得以下公式可得到整個(gè)周期為可得到開關(guān)頻率為可得到最終LED輸由電流為從公式12中可以看由：LED電流不是取決于單個(gè)參數(shù)， 而是受Rs、Vin、V0、L和Coss等多個(gè)參數(shù)影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們知道參數(shù)Rs、L和Coss,但是Vin和V。必須進(jìn)行評(píng)估。2UCC28811增強(qiáng)型恒定輸由電流解

5、決方案輸由電壓變化會(huì)影響LED電流， 推薦在UCC28811器件的ISNS引腳與LED負(fù)端之間連接一個(gè)大阻值電阻器RL,該補(bǔ)償方案簡(jiǎn)單易行。如圖5所示，總輸由電流可通過(guò)公式13和公式14計(jì)算：UCC28810/11器件ISNS引腳的電壓為可得到LED輸由電流為PWM與模擬調(diào)光設(shè)計(jì)分析15%100%模擬調(diào)光解決方案按照一般要求，必須達(dá)到5%100%的寬泛模擬調(diào)光標(biāo)準(zhǔn)。圖6所示電路可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。增加Dl和R2,可補(bǔ)償U(kuò)CC28810/11器件的ISNS引腳，外部可變模擬信號(hào)可用來(lái)改變LED輸由電流。見圖6,如果我們將電阻器R8命名為RL,電阻器R2命名為Rdim,電阻器R7命名為Rs,外部5V電源

6、命名為Vanog,可得到以下公式開關(guān)頻率的計(jì)算公式為在實(shí)際應(yīng)用中，外部Vanog將通過(guò)微芯片提供，具將產(chǎn)生從1.7+Vf5V的輸由電壓。在該范圍內(nèi)，輸由電流與Vanog呈線性，而且線性比率主要取決于RL和Rdim。我們可根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的線性比率。2增強(qiáng)型0.05%-5%PWM調(diào)光解決方案首先需要注意，圖7所示的原始PWM調(diào)光解決方案（Q4、R14和R15）效果并不好，存在閃爍問(wèn)題。導(dǎo)致該問(wèn)題的主要原因是深PWM調(diào)光范圍非常廣泛，由于存在MOS結(jié)點(diǎn)電容器影響，因此UCC28810/11器件無(wú)法便捷檢測(cè)ISNS信號(hào)。如果ISNS的峰值電壓在控制器所識(shí)別的整個(gè)傳感電壓周期中占據(jù)主導(dǎo)，那結(jié)點(diǎn)電容

7、器就不會(huì)讓UCC28810/11器件具有穩(wěn)定控制。圖7是改進(jìn)的解決方案。在圖7中，添加Ql、Q3、R13和Q6,可在其上升階段的開始時(shí)消除ISNS的峰值電壓。大量實(shí)驗(yàn)證明，即便在寬泛溫度下，該電路也能良好工作，可提供調(diào)光范圍在0.05%100%的良好調(diào)光性能。實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)例要驗(yàn)證以上解決方案，請(qǐng)看下列設(shè)計(jì)規(guī)范表。對(duì)于該解決方案的實(shí)際應(yīng)用：輸入始終為90VAC至130VAC;選用非隔離式解決方案；使用PFC;PFC輸由約為200VDCo設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。調(diào)光設(shè)計(jì)規(guī)范：PWM調(diào)光與模擬調(diào)光由外部信號(hào)提供。不過(guò)，應(yīng)通過(guò)微芯片將O1OV轉(zhuǎn)換為25V模擬信號(hào)，同時(shí)1%N100%PWM調(diào)光信號(hào)可以直接控制

8、UCC28810/11器件。下面是詳細(xì)設(shè)計(jì)程序。步驟1:根據(jù)效率規(guī)范選擇降壓電感器的電感。要實(shí)現(xiàn)94%的效率，就要選擇30kHz的最低工作頻率。由于總體MOS與二極管結(jié)點(diǎn)電容為200pF,Vin為200VDC,Vo為130V,R8最初選定為3.7R。 我們可得到以下頻率與L的公式和曲線：頻率與L的曲線如圖8所示。我們可以看到，降壓電感器的電感值必須選為3.OmHo因此在步驟1中，我們得到：R8=3.7、RL=3.OmH。步驟2:選擇模擬調(diào)光電阻器Rdim和ISNS緩沖電阻器RLO根據(jù)模擬調(diào)光設(shè)計(jì)目標(biāo)，25V模擬信號(hào)將使輸由電流在1020mA之間變化。 如果我們先將RL選為910R,那么Rdim

9、可通過(guò)公式19算由：如果調(diào)光二極管的正向電壓為0.3V,那么求解得生的Rdim值就可能是1.9kQo因此，模擬調(diào)光曲線如圖9所示。根據(jù)公式20檢查模擬調(diào)光過(guò)程中的工作頻率：在進(jìn)行5%調(diào)光時(shí)，頻率可升高至300kHz,這就意味著它會(huì)對(duì)PWM調(diào)光有好處，尤其是1%PWM調(diào)光。但是效率可能會(huì)較低。步驟3:為PWM調(diào)光改進(jìn)電路選擇參數(shù)由于MOS與二極管的結(jié)點(diǎn)電容器影響，在進(jìn)行5%調(diào)光時(shí)，UCC28810/11器件可能會(huì)在ISNS引腳上檢測(cè)到錯(cuò)誤信息 （見圖10）。在實(shí)際電路中，我們測(cè)量ISNS的波形可確定改進(jìn)電路必須產(chǎn)生多大的延遲（見圖11）。因此，建議針對(duì)C13、R51和R46電路的設(shè)置執(zhí)行簡(jiǎn)單的spice仿真。例如，如果我們需要為上述電路產(chǎn)生180ns的延遲，先前的參數(shù)可滿足這一需求，圖12是其波形圖。步驟4:設(shè)計(jì)PWM調(diào)光電路PWM調(diào)光非