照明電子鎮(zhèn)流器的簡化 更好地應(yīng)對復(fù)雜設(shè)計挑戰(zhàn)

    電子鎮(zhèn)流器IC已經(jīng)成為熒光照明設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素，尤其在制造商致力簡化電路、減少開發(fā)時間、提高效率和降低成本的時候。為滿足這些需求，市面上出現(xiàn)了一系列的IC，從簡單的自振蕩半橋驅(qū)動器到高集成、管腳少的器件(帶有高級控制特性，如軟開關(guān)功能，以及預(yù)熱、啟輝和運行模式頻率控制)。這些器件還具備一些集成的保護特性，包括低共振和過熱保護。

    T5HO熒光燈一挑戰(zhàn)

    設(shè)計T5高輸出熒光燈的工程師面臨的兩個主要問題是啟輝電壓和燈壽終保護(end-of-life，EOL)。在氣體溫度低時，燈的啟輝電壓就會顯著增加。為保證燈管在一個寬泛的溫度范圍內(nèi)啟輝，傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器控制模式就要設(shè)定較高的過壓閾值。并且，如果閾值太高，那么鎮(zhèn)流器的過壓關(guān)斷保護還要做出讓步。

    針對這些問題，驅(qū)動T5高輸出熒光燈的理想方法就是引入一個常壓啟輝功能，即在從預(yù)熱頻率轉(zhuǎn)到工作頻率的過程中，輸出電壓會被感測到并且與預(yù)設(shè)的閾值進行比較。電壓一旦超過閾值，啟輝穩(wěn)壓電路就會通過降低VCO電壓來輕微地提高頻率。反饋會在每一個周期里調(diào)整頻率，從而將輸出電壓振幅限制到一個高而穩(wěn)的水平，直到燈管點亮，或者在過壓/過流條件下自動關(guān)斷電路以保護熒光燈。

    動順序的典型波形，包括軟啟動、預(yù)熱、啟輝、保護和工作五個過程。在低壓側(cè)MOSFET的S管腳和地線之間連接一個電流感測(CS)電阻，電感電流(直接傳遞到輸出電壓)被感測到并被鎮(zhèn)流器控制。 燈壽終保護(EOL)對于T5熒光燈來講是必需的。因為其尺寸較小，這就意味著燈絲離玻璃管外壁更近了。由于這個因素，很有必要防止燈壽終時的燈頭過熱。根據(jù)IEC61347-2-3標準，T5(及T4)鎮(zhèn)流器必須至少通過三個EOL測試中的一項才算合格。而要通過這些測試(包括一個非對稱脈沖測試、非對稱功率測試和一個開放燈絲測試)，傳統(tǒng)的電流或電壓感測模式就顯得不夠了，所以要尋找新的保護模式。

    HVIC技術(shù)

    設(shè)計者最大的目標是找到能滿足控制、PFC和保護要求的單獨器件。制造這樣一個器件的挑戰(zhàn)在于，如何在高壓驅(qū)動器功能和CMOS工藝的低電壓特性間尋找平衡。幸運的是，新的半導(dǎo)體工藝，如國際整流器公司的GEN5高壓IC(HVIC)技術(shù)，使這些高集成器件成為現(xiàn)實。以GEN5 HVIC為例，其帶動了600V浮點門驅(qū)動器和陰極負載二極管的產(chǎn)生和應(yīng)用；同時，兼容CMOS的低電壓工藝還整合了精確的模擬參考、控制和回饋電路以及綜合保護功能。最后，晶圓級修整(Wafer-leVeltrimming)會保證主要設(shè)計參數(shù)的準確達成，而這些參數(shù)將不受溫度和工藝流程差異的影響。這種修整技術(shù)不需要在封裝上增加額外的管腳，所以對于低成本的鎮(zhèn)流器控制IC應(yīng)用特別有吸引力，因為這種場合的I/O管腳數(shù)量有限。

    單芯片器件的實施

    使用GEN5技術(shù)，600V鎮(zhèn)流器控制IC已經(jīng)被開發(fā)出來。這種產(chǎn)品具有在板PFC功能，非常適合T5熒光燈的要求。這種產(chǎn)品的一個代表就是16管腳芯片IRS2168D。它內(nèi)置一個陰極負載二極管，電壓控制振蕩器(VCO)，EOL窗口比較器管腳和換燈/自動重啟關(guān)斷管腳，半橋死區(qū)時間為1.6ms，齊納二極管嵌位(VCC)為15.6V。

    鎮(zhèn)流器控制的核心包括一個VCO，其輸出被放大進而被電平位移，用來驅(qū)動共振轉(zhuǎn)換器的半橋MOsFET。而根據(jù)熒光燈驅(qū)動要求，VCO的頻率還可以調(diào)節(jié)。PFC控制器的主要功能是調(diào)節(jié)連續(xù)電流模式(CCM)升壓轉(zhuǎn)換器。閉環(huán)控制模式則能產(chǎn)生最好的功率因子(PF)和最小的總諧波失真(THD)。在鎮(zhèn)流器控制器中，還包括綜合保護電路和頻率調(diào)節(jié)電路。還有平均帶隙電壓基準電路，它為VCO、保護電路和PFC控制器提供了精確的閾值電壓。

    集成了PFC控制器的閉環(huán)電路圖，該控制器只需要5個管腳就可以提供必要的功能。與鎮(zhèn)流器控制器VCO不同，PFC振蕩器最主要的設(shè)計考慮是保證最小的THD，方法就是為PFC門驅(qū)動器提供可調(diào)節(jié)的開/關(guān)時間。該電路不間斷地將直流總線的電壓與目標值進行比較，該異差就為及時調(diào)節(jié)PFC振蕩器提供了參考。

    實際應(yīng)用

    基于IRS2168DIC的一個典型熒光燈鎮(zhèn)流器設(shè)計。為了實現(xiàn)最大的可編程性和保護，IRS2168D集成了很多特性。除此之外，該產(chǎn)品的輸入范圍很寬，可以更好地應(yīng)對設(shè)計復(fù)雜的多燈管電子鎮(zhèn)流器電路的挑戰(zhàn)。<