【文章內(nèi)容簡介】 IR公司用于電子鎮(zhèn)流器的 高壓驅(qū)動控制芯片 IR21592 IR西安應(yīng)用中心 52 IR21592 可調(diào)光 電子鎮(zhèn)流器控制芯片功能 ? 集成鎮(zhèn)流器控制和半橋驅(qū)動 ? 閉環(huán)功率控制 ? 預(yù)熱電流可調(diào) ? 觸發(fā)到調(diào)光時間可調(diào) ? 5V調(diào)光控制輸入 ? 最小和最大燈管功率調(diào)節(jié) ? 最小頻率可調(diào) ? 電流檢測抗干擾 ? 燈管損壞保護 ? 自動重啟動 ? 微功率啟動 ? VCC穩(wěn)壓管鉗位 ? 過熱保護 IR西安應(yīng)用中心 53 調(diào)光方案 ? 燈電流檢測要求用變壓器與燈絲電流隔離。 ? 相控用串在低端開關(guān)的電阻來檢測電流的過零點并計算出相位。 D C B us( + )( )D C B u s( + )( )1) 燈電流檢測 2) 相控 IR西安應(yīng)用中心 54 相位與燈功率的關(guān)系 ? 相位與燈功率的關(guān)系是線性的 ,所以相控是有可能實現(xiàn)線性調(diào)光的。 9 0 . 08 5 . 08 0 . 07 5 . 07 0 . 06 5 . 06 0 . 00 5 10 15 20 25 30L a m p P o w e r [W a tt s ]Phase [degrees] IR西安應(yīng)用中心 55 IR21592觸發(fā)到調(diào)光輸出級特性 ? 燈管觸發(fā)后輸出級阻抗與頻率響應(yīng)的變化。 3 0 2 0 1 0010205 10 15 20 25 30 35 40 45 50F r e q u e n c y [ k H z ]Magnitude [dB] 1 0 0 5 0050100150200250300350400Phase [deg]10%50%100%100%50%10%P H / I G NP H / I G Nnr u nV in Iintp h / i g n0I inr u nnp h / i g n IR西安應(yīng)用中心 56 IR21592 調(diào)光 ? 基準相位和輸出電流相位的相位差，強制 VCO引導(dǎo)頻率做正確的變化，該誤差是由輸出級的傳導(dǎo)函數(shù)決定的，并強制該誤差為零。在調(diào)光模式期間管腳內(nèi)部連接的 15181。A電流源對 VCO電容放電，并向鎖定點降低頻率。 IR西安應(yīng)用中心 57 IR21592 調(diào)光 ? 相控定時圖表 IR西安應(yīng)用中心 58 IR21592的保護功能 電流檢測 ? 在調(diào)光模式期間，電流檢測電路對硬開關(guān)進行過流檢測，并且過零測量總負載電流的相位為避免低端MOSFET或 IGBT開通時的開關(guān)噪聲干擾， IC內(nèi)部的數(shù)字電流檢測電路屏蔽掉管腳 LO變高電平時，過零檢測電容上最初的 400ns變化。 IR西安應(yīng)用中心 59 IR21592的保護功能 電流檢測 ? 當(dāng)鎮(zhèn)流器工作在最小相移時（最大功率），內(nèi)部屏蔽電路會對調(diào)光范圍產(chǎn)生微小的影響，管腳MAX的外接電阻選擇時，應(yīng)注意避開屏蔽時間的影響。 IR西安應(yīng)用中心 60 IR21592系統(tǒng)的優(yōu)點 ? 可在 1%到 100%進行調(diào)光。 ? 可在任意調(diào)光點觸發(fā) ? 燈管損壞檢測 ? 不需運算放大器 ? 只需微小的改動就可將非調(diào)光鎮(zhèn)流器變?yōu)榭烧{(diào)光鎮(zhèn)流器 IR西安應(yīng)用中心 61 IR21592樣品 IR西安應(yīng)用中心 62 IR2166 單片 IC 集成鎮(zhèn)流器控制和 功率因數(shù)校正 IR公司用于電子鎮(zhèn)流器的 高壓驅(qū)動控制芯片 IR西安應(yīng)用中心 63 背景 產(chǎn)品所要解決的問題 ? 需要兩個或更多的 IC ? 電感式鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的比較 節(jié)能變的越來越重要 . 電子鎮(zhèn)流器比電感鎮(zhèn)流器節(jié)能 40% (沒有硅元素 ). 政府能源部門通過立法強制制造商停止生產(chǎn) 40W傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器 ? 新立法要求 PFC PFC在許多國家被強制執(zhí)行 . 歐洲立法通過大于 26W的應(yīng)用 . ? 電感鎮(zhèn)流器沒有針對 T5燈的解決方案 T5是快速發(fā)展的一種燈 ? 燈壽保護 許多鎮(zhèn)流器沒有保護功能而導(dǎo)致起火 . IR西安應(yīng)用中心 64 ? 電感式鎮(zhèn)流器 能源利用率不高 不符合 PFC和 THD的標準 ? 傳統(tǒng)電路中有很少的保護功能 增加保護功能需要大量的外圍元件 ? 電感鎮(zhèn)流器提供照明品質(zhì)低（有頻閃）而且具有可聽見的噪聲 ? 傳統(tǒng)方案使燈的壽命很短 ? 鎮(zhèn)流器的體積和重量很大 選擇方案一 : 利用磁性元件電路 IR西安應(yīng)用中心 65 ? 需要許多的元件 ? 2 IC 解決方案 鎮(zhèn)流器控制 IC (IR2156, UBA2021/2) + 分離的 PFC IC (ST6560) ? 3 IC 解決方案 微控制器 + 基本的驅(qū)動器 (IR2104) + 分離 PFC IC (ST6560) ? 低成本分離 PFC有 8個引腳 IR2166僅有 4個引腳 需要電流檢測或交流線檢測 布線復(fù)雜 ? 設(shè)計周期 前端和后端之間沒有反饋 選擇方案二：用 IC和分離的 PFC IC IR西安應(yīng)用中心 66 EXISTING IR PFC METHOD L1 C2 BR1 C3 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 C4 C5 L2 D1 C6 M1 R9 R10 D2 C8 L N R8 RV1 GND C1 8 7 6 5 4 3 2 1 Conventional PFC C7 L1 C2 BR1 C3 R4 R5 R6 C5 L2 M1 R9 D2 C8 L N R8 RV1 GND C1 IR PFC Part of IR2166 僅在 PFC級就省去了 9個元件 省去 1個昂貴的電流檢測電阻 省去 4個總線和保護電阻 省去 1個電容 省去 3個自舉元件 IR PFC與分離 PFC IC的比較 IR西安應(yīng)用中心 67 最大總線電壓調(diào)整 PFC兩種工作模式提高了性能 : ? 在預(yù)熱和觸發(fā)期間 PFC工作在高增益模式減少了總線電壓下跌 ? 在運行期間 PFC工作在低增益模式使得有高 PF和低 THD 39039540040541041590 110 130 150 170 190 210 230 250L i n e V o l t a g e (V ) DC BUS (V)I R 2 1 6 6P F C I CIR PFC 與分離 PFC IC 對比 IR西安應(yīng)用中心 68 IR2166 PFC 特征 升壓類型 (調(diào)節(jié) DC總線 ) 臨界導(dǎo)通模式 : 每個周期電感電流放電到 0。 Toff 由檢測到的電感過零點決定。 總線調(diào)節(jié)控制 PFC MOSFET的開通時間 . Ton 由檢測的總線電壓決定。 自由運行頻率 (當(dāng)輸入電壓低時高 , 當(dāng)輸入電壓高時低 ) 沒有乘法器 C B U S+( + )( )M P F CL P F C D P F CD C B u s IR西安應(yīng)用中心 69 681012141618202290 110 130 150 170 190 210 230 250L i n e V o l t a g e (V )THD (%)P F C I CI R 2 1 6 60 . 9 40 . 9 50 . 9 60 . 9 70 . 9 80 . 9 9190 110 130 150 170 190 210 230 250L i n e V o l t a g e ( V )Power FactorI R 2 1 6 6P F C I CUp to 5% improvement in THD Better PF at all voltages THD和 PF比標準 PFC IC有改進 IR西安應(yīng)用中心 70 IR PFC 控制方框圖 1091112 P F C4 .3 VV B USCOM PZX7 .6 V4 .0 V2 .0 VQSR2 QR1QSR QV CC4 .0 V4 .0 VQSR SR2 QR1GMhiW A T C H D O GT I M E RR U N si g n a l( fr o m b a l l a s t c o n tr o l s e c ti o n )F A U L T si g n a l( fr o m b a l l a s t c o n tr o l s e c ti o n )變增益優(yōu)化閉環(huán)響應(yīng)時間 可變電流調(diào)制開通時間以減小 THD 鎮(zhèn)流器控制級反饋，鎮(zhèn)流器與功率因數(shù) 校正錯誤共享 僅有 4個控制端 IR西安應(yīng)用中心 71 n e a r p e a k reg ion o fr e ctif ied A C li n en e a r z e r o cros sing reg iono f rect if ied A C li n e0Ii n d u ct o r0P F C p i n0Z X p i n開通時間與交流輸入的關(guān)系 自由運行頻率 (在電流最大值和最小值接近過零點時的高頻） TON 調(diào)制接近線電流過零點來減小 THD IR西安應(yīng)用中心 72 IR2166/2167 35W鎮(zhèn)流器 線： 黃 – 功率因數(shù) 紅 – THD 綠 – 總線電壓 180 100 120 140 160 180 200 220 240 260Line Voltage (V)PF246810121416THD (%)BUS(x100V) IR PFC 特征 Note: IR2166 demo board results, EMI filter to add to fulfill THD requirements EN6100032 IR西安應(yīng)用中心 73 IR2166 and IR2167 PFC 特征 ? 來自 IR的專利 ? 僅有 4個控制管腳 ? 不需電流檢測電阻 ? 不需交流檢測 ? 很少的外圍元件 ? 與鎮(zhèn)流器控制一起工作 ? PF與鎮(zhèn)流器之間有反饋 IR西安應(yīng)用中心 74 燈壽檢測和保護 SD腳內(nèi)部有 2V的基準電壓 . 在燈管達到最大使用壽命期間，燈管電壓將對稱上升或不對稱上升 . SD腳的峰峰值也將上升 (有 2V的偏制 ) 任何一種情況都會超出 1V到 3V窗口比較器的界定 , 因此觸發(fā)關(guān)斷 . 470pF 660 Kohm REOL4 470nF