【正文】 156 ；鎮(zhèn)流器 ；日光燈 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 II ABSTRACT The main approach used in this design is the pare of different kinds of ballast. In terms of the prehensive consideration of powersaving, lightingstability, startingstability, powerfactor, powerinput and lightoutput, the life of lamp, noise, and lightingintensify and so on. I choose the integrated circuit IR2156 as the main chip of my design to construct the lamp. Use the check of the system to illustrate the advantage of modernelectronic ballast over the traditionalinductive ballast. Through the introduction of the IR2156, we can choose the parameter of the circuits and the chip properly, such as the time of die, the frequency of operation, preheating time, the frequency of preheating, and the max current impulse. So we can design the powersaving, small volume, workstabile, high powerfactor, and long life lamp ballast! The design is beneficial for our dailylightinglife and powersaving。由于它具有節(jié)能等許多優(yōu)點(diǎn)，引起了全世界的極大關(guān)注和興趣，認(rèn)為是取代電感鎮(zhèn)流器的理想產(chǎn)品。鎮(zhèn)流器是一個(gè)高耗能器件，例如廣泛應(yīng)用的直管熒光燈的鎮(zhèn)流器，其自身功耗為光源功率的 13%15%，是一個(gè)相當(dāng)高的比例。實(shí)現(xiàn)此功能的部件就叫鎮(zhèn)流器。 電感鎮(zhèn)流器的工作原理 圖 21 電感鎮(zhèn)流器簡(jiǎn)圖 [3] 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合電路中施加 220V 50HZ 的交流電源時(shí)，電流流過(guò)鎮(zhèn)流器，燈管燈絲啟輝器給燈絲加熱（啟輝器開(kāi)始時(shí)是斷開(kāi)的，由于施壓了一個(gè)大于 190V 以上的交流電壓，使得啟輝器內(nèi)的跳泡內(nèi)的氣體弧光放電，使得雙金屬片加熱變形，兩個(gè)電極靠在一起，形成通路給燈絲加熱）， 當(dāng)啟動(dòng)器的兩個(gè)電極靠在一起后，由于沒(méi)有弧光放電，雙金屬片冷卻，兩極分開(kāi)，由于電感鎮(zhèn)流器呈感性，當(dāng)電路突然中斷時(shí)，在燈兩端會(huì)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間約 1ms1s 的 600V1500V 的脈沖電壓，其確切的電壓值取決于燈的類型，在放咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 電的情況下，燈的兩端電壓立即下降，此時(shí)鎮(zhèn)流器一方面對(duì)燈電流進(jìn)行限制作用，另一方面使電源電壓和燈的工作電流之間產(chǎn)生 5565 度的相位差，從而維持燈的二次啟動(dòng)電壓，使燈能更穩(wěn)定的工作。通過(guò) DC/AC 變換器，輸出 20K100KHZ 的高頻交流電源，加到與燈連接的 LC 串聯(lián)諧振電路加熱燈絲，同時(shí)在電容器上產(chǎn)生諧振高壓，加在燈管兩端，但使燈管 放電 變成 導(dǎo)通 狀態(tài)，再進(jìn)入發(fā)光狀態(tài)，此時(shí)高頻電感起限制電流增大的作用，保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流，為了提高可靠性，常增設(shè)各種保護(hù)電路，如異常保護(hù)，浪涌電壓和電流保護(hù)，溫度保護(hù)等等 [3]。 省電：和傳統(tǒng)銅鐵式鎮(zhèn)流器比較，電子式可以節(jié)省 10%~20%電力成本。 補(bǔ)償電容器：電子鎮(zhèn)流器不需要補(bǔ)償電容器。 3 電子鎮(zhèn)流器控制 IC IR2156 簡(jiǎn)介 7 3 電子鎮(zhèn)流器控制 IC IR2156 簡(jiǎn)介 IR2156 的基本原理 IR2156 是 IR 公司最新推出的多功能、低成本電子鎮(zhèn)流器控制芯片 [5]。 圖 31 IR2156 （ a) 直插式 （ b) 貼片式 （ c)引腳圖 表 31 IR2156 的引腳功能 1 NC 不接 2 Vcc 邏輯及低端門(mén)極驅(qū)動(dòng)供電 3 VDC IC 啟動(dòng)及 DC 總線檢測(cè)輸入 4 RT 最小頻率定時(shí)電阻 5 RPH 預(yù)熱頻率定時(shí)電阻 6 CT 振蕩器定時(shí)電容 7 CPH 預(yù)熱定時(shí)電容 8 COM IC 電源及信號(hào)地線 9 SD 關(guān)斷輸入 10 Cs 電流檢測(cè)輸入 11 LO 低端門(mén)極驅(qū)動(dòng)輸出 12 Vs 高端浮地 13 HO 高端門(mén)極驅(qū)動(dòng)輸出 14 VB 高端門(mén)極驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)供電 3 電子鎮(zhèn)流器控制 IC IR2156 簡(jiǎn)介 8 圖 32 其內(nèi)部原理框圖 IR2156 功能簡(jiǎn)介 欠壓關(guān)斷（ UVLO）模式 欠壓關(guān)斷模式是當(dāng)供電電壓 VCC 低于 IC 的開(kāi)啟門(mén)限電壓時(shí)， IC 不工作。電阻應(yīng)能供應(yīng)兩倍的最大啟動(dòng)電流，以保證鎮(zhèn)流器在低電壓輸入下啟動(dòng)。啟動(dòng)電容和緩沖電容要有足夠的容量，使供電電流滿足鎮(zhèn)流器工作需要。 預(yù)熱（ PH） 模式 圖 35 為預(yù)熱電路。 CPH 腳與 COM 斷開(kāi)，內(nèi)部 5μA電流源給 CPH腳外接的預(yù) 熱時(shí)間電容充電。 CT 的充電時(shí)間為（ 1/3） VCC 至（ 3/5） VCC,分別驅(qū)動(dòng)LO 和 HO。 CT 的容量要根據(jù) RDT 和要求的3 電子鎮(zhèn)流器控制 IC IR2156 簡(jiǎn)介 11 死區(qū)時(shí)間來(lái)選取。 觸發(fā)（ IGN）模式 觸發(fā)電路如圖 36 所示。當(dāng)管腳 CPH 上的電壓超過(guò) 13V 時(shí)， S4 的 GS 電壓開(kāi)始低于 S4 的開(kāi)通門(mén)限。 RCS 定義鎮(zhèn)流器可提供的最大峰值電流（以及觸發(fā)電壓）。運(yùn)行模式是指燈弧已經(jīng)建立，燈管以給定的功率工作時(shí) IC 所處的狀態(tài)。頻 率變化值由外部電阻 RBUS 和內(nèi)部電阻 RVDC 決定。 故障 (FAULT)模式 在預(yù)熱模式過(guò)后的任何時(shí)間，當(dāng)電流檢測(cè)腳 CS 上的電壓超過(guò) 時(shí)， IC 進(jìn)入故障模式，驅(qū)動(dòng)輸出 HO 和 LO 都被置位為低電平。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。公式 [6]如下： *1475DT TTC? S （ 41） 或 1475DTT TC ? F （ 42） 式中： DTT ——死區(qū)時(shí)間 /S； TC ——定時(shí)電容 /pF； 設(shè)置運(yùn)行頻率 最終的運(yùn)行頻率 frun 由定時(shí)電阻 tR 和定時(shí)電容 TC 決定，設(shè)置電容 TC 上的電壓從1/3VCC到 3/5VCC的充電時(shí)間為輸出驅(qū)動(dòng) HO 和 LO 的開(kāi)通時(shí)間。一個(gè)內(nèi)部的 5μA電流源流入管腳 PHC 。使計(jì)算值向元件標(biāo)稱值靠近并通過(guò)實(shí)驗(yàn)做細(xì)調(diào)，元件取值如下： 參數(shù)確定 CT=470pF,RT=43kΩ,RPH=68kΩ, CPH=,RCS=。 （ 3）由公式 46，且 CT=470pF,RT=43kΩ,RPH=68kΩ；可得 RPH=68kΩ； （ 4）由公式 48，設(shè)定預(yù)熱時(shí)間為 700ms，故可得 CPH=； （ 5）由公式 410， tIGN =50ms， IGN =，故可得 RCS=； 咸寧學(xué)院學(xué)士 學(xué)位論文 16 系統(tǒng)電路圖 圖 51 系統(tǒng)電路圖 電路工作過(guò)程：交流電壓經(jīng)過(guò)二極管構(gòu)成的整流電路、濾波電路、電阻分壓電路的處理，變?yōu)橹绷?，分為兩部分，以部分為?zhèn)流器控制 IC IR2156 提供電源，另一部分經(jīng)過(guò) MOS（金屬氧化物效應(yīng)管），與 IR2156 的 HO、 LO 內(nèi)部振蕩電路夠成諧振，通過(guò)VS 腳輸出，點(diǎn)亮熒光燈；電路在不同狀態(tài)下 IR2156 會(huì)對(duì)應(yīng)不同的模式：例如當(dāng) Vcc5 設(shè)計(jì)實(shí)例 17 過(guò)小時(shí)， IR2156 處于欠壓關(guān)短模式， IC 不啟動(dòng)，處 于保護(hù)模式；當(dāng)電路中工作電流過(guò)大時(shí)， IC 進(jìn)入故障模式，電路停止振蕩， Ct 放電，直到 Vcc 小于 UVLO 門(mén)限電壓時(shí)，電路再進(jìn)入預(yù)熱模式。 圖 52 預(yù)熱時(shí)燈絲電壓（ 5V/格） 圖 53 預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行時(shí)燈電壓（ 250V/格） 運(yùn)行時(shí)半橋輸出電壓和 RCS 上的電壓波形如圖 54[20]所示。 該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）節(jié)能。 （ 3）起點(diǎn)更可靠。但應(yīng)注意，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 25W 以下的燈管規(guī)定的諧波限值很高，以致使其功率因數(shù)下降到 到 。 （ 7）噪音低。