双向可控硅调光电路分析

hoo668
发布于 2018-10-13 #电子技术及控制直接看回复推送文章

上图是一个典型的双向可控硅调光器电路，电位器 POT1 和电阻 R1、R2 与电容 C2 构成移相触发网络，当C2 的端电压上升到双向触发二极管D1 的阻断电压时，D1 击穿，双向可控硅 TRIAC 被触发导通，灯泡点亮。调节POT1可改变C2的充电时间常数，TRAIC 的电压导通角随之改变，也就改变了流过灯泡的电流，结果使得白炽灯的亮度随着POT1 的调节而变化。POT1 上的联动开关 SW1 在亮度调到最暗时可以关断输入电源，实现调光器的开关控制。
可控硅可控硅一旦被触发导通后，将持续导通到交流电压过零时才会截止。可控硅承担着流过白炽灯的工作电流，由于白炽灯在冷态时的电阻值非常低，再考虑到交流电压的峰值，为避免开机时的大电流冲击，选用可控硅时要留有较大的电流余量。
触发电路 触发脉冲应该有足够的幅度和宽度才能使可控硅完全导通，为了保证可控硅在各种条件下均能可靠触发，触发电路所送出的触发电压和电流必须大于可控硅的触发电压UGT 与触发电流 IGT 的最小值，并且触发脉冲的最小宽度要持续到阳极电流上升到维持电流（即擎住电流 IL）以上，否则可控硅会因为没有完全导通而重新关断。
保护电阻 R2 是保护电阻，用来防止 POT1 调整到零电阻时，过大的电流造成LED照明器件的损坏。R2 太大又会造成可调光范围变小，所以应适当选择。
功率调整电阻 R1 决定白炽灯可调节到的最小功率，若不接入 R1，则在 POT1 调整到最大值时，白炽灯将完全熄灭，这在家庭应用中会造成一定不便。接入 R1 后，当 POT1 调整到最大值时，由于 R1 的并联分流作用，仍有一定电流给 C2 充电，实现白炽灯的最小功率可以调节，若将 R1 换为可变电阻器，则可实现更精确的调节，以确保量产的一致性。同时 R1还有改善电位器线性的作用，使灯光变化更适合人眼的感光特性。
电位器 小功率调光器一般都选择带开关的电位器，在调光至最小时可以联动切断电源，这种电位器通常分为推动式（PUSH）和旋转式（ROTARY ）两种。对于功率较大的调光器，由于开关触点通过的电流太大，一般将电位器和开关分开安装，以节省材料成本。考虑到调光特性曲线的要求，一般都选择线性电位器，这种电位器的电阻带是均匀分布的，单位长度的阻值相等，其阻值变化与滑动距离或转角成直线关系。
滤波网络 由于被可控硅斩波后的电压不再呈现正弦波形，由此产生大量谐波干扰，严重污染电网系统，所以要采取有效的滤波措施来降低谐波污染。图中 L1 和 C1 构成的滤波网络用来消除可控硅工作时产生的这种干扰，以便使产品符合相关的电磁兼容要求，避免对电视机、收音机等设备的影响。
温度保险丝 对于大功率的调光器或用于组群安装的调光器，内部温升比平时要高，在
电路中安装一只温度保险，可以在异常温升时切断电路，防止灾害事故的发生。
3.1 可控硅的缓冲保护
可控硅在电路中工作时，它的开关状态并不是瞬间完成的。可控硅刚导通时的等效阻抗还很大，这时如果电流上升很快，就会造成很大的开通损耗；同样，在可控硅接近完全关断时也还有较大电流，这时如果可控硅两端的电压迅速上升，也会产生很大的关断损耗。开关损耗会导致可控硅的发热量增加，严重时会造成期间烧毁。采用适当的缓冲措施来抑制电流和电压的上升速率，可以有效改善可控硅的开关工作条件。
3.2 可控硅调光器的滞后现象

普通的可控硅调光电路存在开机功率和关机功率不一致的现象，这种电位器调至最小角度时的功率比开机时同一位置的功率要大的现象，就是普通调光器的滞后效应。滞后效应产生的原因是每次触发可控硅时，充电电容被部分放电引起的。在触发二极管上串入一个小电阻可以减轻这种现象，更有效的方法是采用上图的电路，用 C2 去触发可控硅，避免了滞后效应的出现。
3.3 可控硅调光器的最小负载限制
使用可控硅调光器时，当负载小于一定功率时，灯泡就会出现闪烁现象，这是由于可控硅的最小维持电流不足所引起的。由于不同型号的可控硅的最小维持电流并不一致，所以生产厂家都会在产品说明上标示出适用的最小负载功率限制，在使用时必须注意这个问题。
3.4 白炽灯的闪烁
我们知道，人眼的瞳孔会随外界亮度的变化而调节大小，以控制进入眼睛的光线强度，但这个调节速度与景物的变化有一个约 50~200mS 的时间差，目的是用来防止外界亮度快速变化引起的眼部肌肉疲劳，人眼的这个特性称为“视觉暂留”。
白炽灯使用的是交变的 50Hz 电压，由于交流电的正负半波都会使白炽灯发光，所以白炽灯在 1s 内要闪烁 100 次，也就是闪烁周期是 10ms，这个时间小于人眼的最小视觉暂留时间，同时由于灯丝发光后的热惰性较大，所以人眼很难感觉到白炽灯的闪烁存在。