電子鎮(zhèn)流器IC已經(jīng)成為熒光照明設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其在制造商致力簡化電路、減少開發(fā)時(shí)間、提高效率和降低成本的時(shí)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(dòng)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(yùn)行模式頻率控制)。這些器件還具備一些集成的保護(hù)特性，包括低共振和過熱保護(hù)。
T5HO熒光燈一挑戰(zhàn)
設(shè)計(jì)T5高輸出熒光燈的工程師面臨的兩個(gè)主要問題是啟輝電壓和燈壽終保護(hù)(end-of-life，EOL)。在氣體溫度低時(shí)，燈的啟輝電壓就會(huì)顯著增加。為保證燈管在一個(gè)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(hù)還要做出讓步。
針對這些問題，驅(qū)動(dòng)T5高輸出熒光燈的理想方法就是引入一個(gè)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(huì)被感測到并且與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較。電壓一旦超過閾值，啟輝穩(wěn)壓電路就會(huì)通過降低VCO電壓來輕微地提高頻率。反饋會(huì)在每一個(gè)周期里調(diào)整頻率，從而將輸出電壓振幅限制到一個(gè)高而穩(wěn)的水平，直到燈管點(diǎn)亮，或者在過壓/過流條件下自動(dòng)關(guān)斷電路以保護(hù)熒光燈。
動(dòng)順序的典型波形，包括軟啟動(dòng)、預(yù)熱、啟輝、保護(hù)和工作五個(gè)過程。在低壓側(cè)MOSFET的S管腳和地線之間連接一個(gè)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(hù)(EOL)對于T5熒光燈來講是必需的。因?yàn)槠涑叽巛^小，這就意味著燈絲離玻璃管外壁更近了。由于這個(gè)因素，很有必要防止燈壽終時(shí)的燈頭過熱。根據(jù)IEC61347-2-3標(biāo)準(zhǔn)，T5(及T4)鎮(zhèn)流器必須至少通過三個(gè)EOL測試中的一項(xiàng)才算合格。而要通過這些測試(包括一個(gè)非對稱脈沖測試、非對稱功率測試和一個(gè)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(hù)模式。
HVIC技術(shù)
設(shè)計(jì)者最大的目標(biāo)是找到能滿足控制、PFC和保護(hù)要求的單獨(dú)器件。制造這樣一個(gè)器件的挑戰(zhàn)在于，如何在高壓驅(qū)動(dòng)器功能和CMOS工藝的低電壓特性間尋找平衡。幸運(yùn)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(shí)。以GEN5 HVIC為例，其帶動(dòng)了600V浮點(diǎn)門驅(qū)動(dòng)器和陰極負(fù)載二極管的產(chǎn)生和應(yīng)用；同時(shí)，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(hù)功能。最后，晶圓級修整(Wafer-leVeltrimming)會(huì)保證主要設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確達(dá)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?yàn)檫@種場合的I/O管腳數(shù)量有限。
單芯片器件的實(shí)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(gè)代表就是16管腳芯片IRS2168D。它內(nèi)置一個(gè)陰極負(fù)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(dòng)重啟關(guān)斷管腳，半橋死區(qū)時(shí)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(gè)VCO，其輸出被放大進(jìn)而被電平位移，用來驅(qū)動(dòng)共振轉(zhuǎn)換器的半橋MOsFET。而根據(jù)熒光燈驅(qū)動(dòng)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(hù)電路和頻率調(diào)節(jié)電路。還有平均帶隙電壓基準(zhǔn)電路，它為VCO、保護(hù)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(gè)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(jì)考慮是保證最小的THD，方法就是為PFC門驅(qū)動(dòng)器提供可調(diào)節(jié)的開/關(guān)時(shí)間。該電路不間斷地將直流總線的電壓與目標(biāo)值進(jìn)行比較，該異差就為及時(shí)調(diào)節(jié)PFC振蕩器提供了參考。
實(shí)際應(yīng)用
基于IRS2168DIC的一個(gè)典型熒光燈鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)最大的可編程性和保護(hù)，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(jì)復(fù)雜的多燈管電子鎮(zhèn)流器電路的挑戰(zhàn)。<
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