触摸调光集成电路LS7232

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本文介绍一种采用美国LSI计算机系统公司生产的大规模PMOS集成电路LS7232组装的触摸式白炽灯调光器。这种调光器一反传统,无任何机械部件,白炽灯的通断和明暗调节均以触摸的方式进行,而且由于触摸电极只有一个,故使用十分方便。如果增加部分元件,电路还可实现遥控调光,灯光渐熄等附加功能。

原理介绍

LS7232是一块大规模的PMOS集成电路,其外部引脚及内部框图分别如图1、2所示。由图可知,IC内部比较复杂,工作时首先由锁相环部分将内部振荡器准确地锁定于电网频率(50Hz或60Hz)以便为移相相角产生电路提供准确的定时。移相相角产生电路受逻辑控制电路的控制在交流电每一周期的特定时刻输出一触发脉冲并经放大后驱动外接双向可控硅导通以控制电灯开、关等动作。有关输出相角的定义详见图4。

图1
图1 🔍原图 (610×290)
图2
图2 🔍原图 (1079×317)
图3
图3 🔍原图 (604×290)

图3示出了用LS7232组装的触摸调光白炽灯的电路图,下面我们首先介绍一下它的工作方式:接上电源后灯不亮,此时触一下触摸极板,如果触摸时间在39~399ms之间(可认为是0.4秒以下),则灯点亮并为最大亮度。此时再触一下极板(0.4秒以下)灯将熄灭。如果每次触摸时间大于399ms,则灯将从亮到暗再从暗到亮开始连续调光,待调到合适的亮度,松开手,灯光将稳定在这个亮度照明。如果此时关灯(触极板的时间小于399ms),灯光的亮度等级将自动储存在集成电路内部的亮度记忆电路中,只要不曾断电,下次再开灯时调光器将重新自动调定在这个亮度。手触极板(输入)情况与可控硅导通角(亮度)的对应关系如图5所示,IC的参数见附表不再赘述。为更好分析图3电路,我们再谈一下LS7232各引脚的功能:第1脚V\(_{ss}\),因是PMOS电路故此脚接正电源(+12V~+18V);第2脚DOZE渐熄控制端,如果向此脚送入一个时钟信号,则灯的亮度将在每个时钟周期的下降沿到来时降低一个等级直至灯完全熄灭。灯光由最亮到全熄所需的脉冲数为83个。利用这一功能可设计出许多实用的灯具,如:舞台效果灯、寝室江、婴儿床灯等;第3脚CAP,此脚连接锁相环电路所需的滤波电容;第4脚SYNCHRO同步信号输入端,锁相环电路所需的触发信号由此脚送入;第5脚SENSOR传感器输入端;第6脚SLAVE辅助输入脚,它的功能与第5脚相同,当需要远距离放置触摸极板或用按钮开关来操作时使用此脚,因第5脚引线过长的话将引入干扰;第7脚VDD电源负端;第8脚OUT输出脚,可直接驱动大功率双向可控硅,灌电流能力达25mA。

图4
图4 🔍原图 (883×1339)
图5
图5 🔍原图 (954×527)
图6
图6 🔍原图 (1021×440)

由图3可见,220V交流电经R\(_{1}\)、C2降压后经D\(_{1}\)整流、D3稳压、在滤波电容C\(_{5}\)两端获得15V的直流供电电压供LS7232使用。R2、C\(_{4}\)为同步信号输入滤波网络。R5为触摸开关输入灵敏度调整电阻。C\(_{3}\)为锁相环电路的滤波电容。R6、R\(_{7}\)是触摸极板隔离电阻。R3、R\(_{4}\)是限流电阻,防止远控开关部分损坏烧坏集成电路。D2为限幅二极管,防止TRIAC的触发极反向过压。C\(_{1}\)可适当地吸收射频干扰。

注意事项

LS7232功能很强,使用灵活,只要正确设计,其安全性极高,可放心地用于各种灯具中。下面谈谈设计使用中的注意事项:

1.触摸极板隔离电阻R\(_{6}\)、R7不能用一只10M电阻代替。用两只电阻的设计是防止万一其中一只电阻短路,又赶上LS7232击穿、电源火地线接反时(这种几率已近于无)有触电的可能。经笔者试用,在保证触发灵敏度的前提下,R\(_{7}\)可用一只耐压数百伏,容量1000P以下的电容代替,这种接法安全性更高。

2.电路的火地线不能接错,否则无法可靠工作。

3.电路中的C\(_{1}\)、C2的耐压选用250V时已能满足要求,但为增加可靠性,可选用630V耐压的,但缺点是体积过大。

4. 若使用时感觉对AM收音机干扰较大,可在图3打“×”处串入一个200μH左右的射频扼流圈。实验对比发现,因电路触发准确可靠,故干扰远小于普通调光电路。

5.可控硅可依所需控制功率而定,本例中选用的是BCR6AM,6A400V的。

6.正常工作时,可控硅TRIAC要加上适当的散热片,R\(_{1}\)也有一定的热度,故最好离集成块远一些。

各位读者,如果你以前装过或用过普通的调光电路,再试用LS7232时一定会感叹它那稳定可靠而又灵活的工作。(周锦钊)