离线LED控制电路的实现

荧光灯与LED相比较

LED的工作原理与荧光灯完全不同。单独电子会在半导体材料的p-n结上跳动(由n区到p区)。有些半导体(如镓)的带隙十分宽阔，电子需要相当大的能量才能跳过p-n结。每个电子与原子复合，就会发射出一种光粒子，称为“光子”。由于所有光线都在结点上一个十分细小的空间内产生，所以只能形成点光源，需要很多LED才能照亮一个大范围。此外，由于LED不能耗散本身的热能，所以工作温度比较高，需要外加散热功能。

尽管LED控制起来比较简单，但仍然有本身的要求和挑战。它们不需要引燃或预热，但电流必须保持恒定，且需配合每个LED的工作。此外，LED的电气连接有可能需要电隔离，一切取决于应用要求。表1比较了荧光灯与LED的电路要求。

表1 荧光灯与LED负载要求小结

IRS2530D DIM8控制集成电路

现有的镇流器不可调光电路(见图1)

图1 荧光灯调光镇流器结构图

包含一个阻止镇流器产生噪声的输入过滤器、一个交流输入转换成直流总线电压的整流器及平波电容器、一个能够产生高频方波电压的控制集成电路和半桥，以及一个用于预热、触发和运行荧光灯的谐振输出级。另外还需加入一些附加的电路才能够实现调光功能，包括一个隔离型0~10VDC调光接口、一个测量灯电流的检测电路，以及一个能够持续调节输出频率确保灯电流保持于用户设定水平的闭环反馈电路。闭环系统的作用是根据荧光灯的非线性电气特性，适当地调节灯的电流。

IRS2530D是一款600V的8脚荧光灯调光控制集成电路，能够为半桥提供所需的高、低端栅极驱动，包括所有调光功能，同时针对交流及负载故障，为电路提供完善的保护。芯片的其中6个引脚用于处理基本和必要的功能，包括集成电路的供电与接地(VCC、COM)，以及半桥的高、低端栅驱(VB、HO、VS、LO)。最大的挑战是要通过余下的2个引脚(VCO、DIM) 实现其他功能，即预热、触发和调光(见图2)。

图2 IRS2530D器件的引脚分配及功能

当一个电压(典型14V)首次加到VCC，集成电路就会从欠压锁闭(UVLO)模式进入预热/触发模式。半桥会开始以最大频率振荡，VCO引脚内部的电流源也开始从COM对外部电容器线性充电(见图3)。

图3 预热、触发及调光时序图

随着VCO电压增加，谐振回路电感器的次级绕组又会给灯丝加热，输出频率会下降。VCO电压充好之后，频率会朝着谐振回路电路的谐振频率水平下降，而灯的输出电压会上升。输出电压超越了灯的触发电压时，灯会点燃起来，电流也会开始流动，使芯片进入调光模式。