功率因數(shù)校正和鎮(zhèn)流器控制芯片IR2167

ＩＲ２１６７是完全集成、完全保護，可驅動所有類型熒光燈的６００Ｖ電子鎮(zhèn)流器控制芯片。ＰＦＣ電路以臨界導通模式（ＣＣＭ）工作，可獲得很高的功率因數(shù)，并具有較低的諧波系數(shù)?ＴＨＤ?且直流電壓可調。ＩＲ２１６７的其它特性包括預熱時間及頻率可調、點燃頻率可調、運行頻率可調、死區(qū)時間可調、過流門限電壓可調。這些都為工程設計人員提供了極大的方便。此外，ＩＲ２１６７還具有完善的保護功能：如燈絲故障保護、燈管觸發(fā)失敗保護、燈壽命保護、直流母線欠壓復位及自動重啟動等功能。該芯片采用２０引腳ＤＩＰ或ＳＯＩＣ封裝。

１ 引腳排列與功能

ＩＲ２１６７的引腳排列圖如圖１所示，各引腳的功能如表１所列。

２ 基于ＩＲ２１６７的ＰＦＣ控制電路

ＩＲ２１６７ ＰＦＣ和鎮(zhèn)流器控制芯片具有欠壓封鎖、預熱、點燃、運行以及故障響應等基本工作模式。圖２所示是ＩＲ２１６７的工作流程圖。

大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器都希望電路對交流電網而言為純電阻，而電路是否為純阻性主要取決于電路中輸入電壓和輸入電流之間的相位以及輸入電流的波形形狀是否與輸入電壓的正弦波形相一致。其輸入電流和輸入電壓之間的相角余弦通常定義為功率因數(shù)（ＰＦ），而輸入電流波形與輸入電壓波形的一致性定義為總諧波失真（ＴＨＤ）。功率因數(shù)為１（最大）表示相移角為零，ＴＨＤ為０％表示純正弦波（無失真）。為達到此目的，ＩＲ２１６７內含一個功率因數(shù)校正電路，它可以針對交流輸入電壓產生一個交流輸入電流。ＩＲ２１６７的控制方法基于其工作于臨界導通模式（ＣＣＭ）的升壓型變換器。即在ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ的每個開關周期，電路一直等待到電感電流放電到零時，才再次開通ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ。實際上，ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ的開關頻率（＞１０ｋＨｚ）遠大于電網頻率（５０～６０Ｈｚ）。圖３是基于ＩＲ２１６７的一個簡單的ＰＦＣ控制電路。

由于電感ＬＰＦＣ接到整流輸出的＋端和－端，因此，在ＭＰＦＣ開通時，ＬＰＦＣ中的電流線性增加。而當ＭＰＦＣ關斷時，ＬＰＦＣ連接在整流輸出＋端和直流母線電容ＣＢＵＳ（通過二極管ＤＰＦＣ）兩端，因而此時ＬＰＦＣ中電流流向ＣＢＵＳ。由于ＭＰＦＣ采用高頻工作，ＣＢＵＳ電壓將被充到一個特定的值。而ＩＲ２１６７的反饋回路則通過連續(xù)檢測直流母線電壓和相應調節(jié)ＭＰＦＣ的開通時間來將電壓調整到一個固定值。由于負反饋回路是低速和低增益的，因此，電感平均電流可平滑地跟隨低頻電網電壓，從而實現(xiàn)高功率因數(shù)和低ＴＨＤ。

該ＰＦＣ控制電路需要使用ＩＲＦ２１６７芯片的ＶＢＵＳ、ＣＯＭＰ、ＺＸ和ＰＦＣ四個引腳。其中ＶＢＵＳ腳用于檢測直流電壓（通過外部電阻分壓器），ＣＯＭＰ腳用來設定ＭＰＦＣ的開通時間和反饋回路速度，ＺＸ腳檢測電感電流過零（通過ＰＦＣ電感的二次側繞組），ＰＦＣ腳則是ＭＰＦＣ的柵極驅動輸出引腳。

ＭＰＦＣ的關斷時間取決于ＬＰＦＣ放電到零的時間?？捎眠B接到ＺＸ腳的ＬＰＦＣ二次側繞組來檢測零電流。如果電流沒有降為零，那么ＺＸ腳將不會檢測到上升沿，此時ＭＰＦＣ將保持關斷。如果ＺＸ腳沒有檢測到上升沿的時間超過５００ｍｓ，那么芯片內部定時器將強迫ＭＰＦＣ開通（開通時間由ＣＯＭＰ腳的電壓決定）。直到ＺＸ腳出現(xiàn)正確的上升和下降沿信號，ＰＦＣ正常工作為止。

表1 IR2167引腳排列