緊湊型熒光燈（CFL）高壓驅(qū)動(dòng)器L6567原理及應(yīng)用

摘要：ST公司新推出的CFL高壓半橋驅(qū)動(dòng)器L6567可為CFL燈絲預(yù)熱、點(diǎn)火和穩(wěn)壓工作提供所必需的控制功能。文章在介紹了L6567的功能特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，重要介紹了L6567在CFL鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用電路與設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：CFL鎮(zhèn)流器 半橋驅(qū)動(dòng)器 變頻 L6567

1 引言

小型熒光燈（Compact Fluorescent Lamp，簡寫為CFL）的鎮(zhèn)流器與燈管通常是有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)整體中，在不損壞其中部件的情況下一般是可拆卸的。而CFL中的鎮(zhèn)流器的塑殼內(nèi)部空間非常有限，散熱能力很差，因此對電子鎮(zhèn)流器的要求非常高。雖然目前CFL在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，然而迄今為止，CFL驅(qū)動(dòng)器專用IC卻并不是很多。ST公司最近推出了L6567型高壓半橋驅(qū)動(dòng)器IC，該IC只需外加少量的外部元件，就可組成性能選進(jìn)的CFL電子鎮(zhèn)流器。

2 L6567的引腳功能及特點(diǎn)

L6567采用14腳DIP封裝，圖1所示為其引腳排列。表1給出了L6567各引腳的功能說明。

表1 L6567引腳功能

L6567采用BCD脫線技術(shù)，可專門用作驅(qū)動(dòng)CFL。L6567的浮置電源電壓高達(dá)570V，地參考電源電壓為18V；驅(qū)動(dòng)器源電流為30mA，灌電流為70mA。L6567內(nèi)置可變頻率振蕩器，可對CFL預(yù)熱和點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行編程。L6567能使CFL功率獨(dú)立主線電源電壓的變化，并具有欠壓鎖定和電容性模式保護(hù)等特征。對于半橋拓樸中的兩只外接功率MOSFET，L6567可提供電平移位和驅(qū)動(dòng)等控制功能。

3 L6567的工作原理

3.1 IC啟動(dòng)

圖2所示是L6567的內(nèi)部框圖及外部連接電路。在L6567通電后，經(jīng)整流的主線電壓通過電阻Rhv及外部連接電路施加到L6567的腳13，在腳13上產(chǎn)生的電流經(jīng)IC內(nèi)的二極管從腳5（Vs）流出并對外部電容Cs充電。當(dāng)Vs腳電壓達(dá)到門限值VsLOW1(最大值為6V)后，IC外部低端MOSFET（T2）導(dǎo)通，而高端MOSFET（T1）保持截止，連接于腳1與腳3之間的外部自舉電容Cboot被充電。當(dāng)Vs腳電壓達(dá)到上限門限值VSIGH1（典型值為11.7V）時(shí)，振蕩器開始工作。

3.2 預(yù)熱模式

L6567振蕩器被啟動(dòng)后，首先輸出一個(gè)高頻fMAX，爾后很快使頻率降低到設(shè)定的預(yù)熱頻率fPRE上。IC腳14上的外接電容C1用于決定頻率下降的速率（dF/dt）。腳10上的外接電阻RREF和腳8上的電容Cp用于共同設(shè)定預(yù)熱時(shí)間TPRE。預(yù)熱電流則由檢測電阻RSHUNT來調(diào)節(jié)，并由RSHUNT及負(fù)載元件L和CL共同決定。一旦在預(yù)熱期間頻率達(dá)到FNIN，振蕩器則停止振蕩。

3.3 點(diǎn)火模式

預(yù)熱過程結(jié)束后，頻率向fMIN偏移。一旦輸出頻率接近于L和CL串聯(lián)電路的固有頻率（fo），則LC電路發(fā)生諧振。于是在CL兩端產(chǎn)生一個(gè)600～1200V的高壓脈沖使燈管擊穿而點(diǎn)燃。瞇火時(shí)間T1GN=（15/16）TPRE，頻率偏移斜率由腳14上的電容CI決定。

3.4 穩(wěn)壓工作與前饋模式

燈點(diǎn)之后，L6567將在最低fMIN上穩(wěn)壓工作。圖3為IC從啟動(dòng)到進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)的頻率變化曲線。隨著輸出頻率的變化，扼流圈L的阻抗相應(yīng)改變，燈電流也隨之變化。FMIN主要由RREF和CF決定。且有fMIN=0.1fMAX。

為防止在高主線電壓上燈的功率太大，L6567可執(zhí)行前饋校正功能。如果13腳內(nèi)部的電阻檢測到超過RREF所設(shè)定的電流值，則振蕩器定時(shí)電容CF上的充電電流將增大，這將導(dǎo)致頻率升高，振流圈L阻抗增大，從而使燈功率相應(yīng)減小。腳8上的電容CP和內(nèi)部電阻可用來濾除高壓前饋紋波。

L6567腳內(nèi)比較器的門限電壓VCMTH的典型值是20mV。如果腳9上的電壓VRS小于VCMTH，IC則轉(zhuǎn)入容性模式保護(hù)控制功能，這樣可防止MOSEFT出現(xiàn)硬開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)。

無論任何時(shí)刻，L6567的穩(wěn)態(tài)工作頻率均由fMIN、前饋模式頻率fFF和容性模式保護(hù)頻率fCMP三者中最大的決定。

4 典型應(yīng)用電路

L6567的典型應(yīng)用如圖4所示。RHV和連接在IC腳5與腳7之間的電容CVCC為啟動(dòng)元件。一旦IC驅(qū)動(dòng)Q1和Q2，腳3與腳7之間的阻尼電容和電荷泵電容與腳5與腳7之間的兩只二極管組成的輔助電流源便為腳5補(bǔ)給工作電流，同時(shí)也對CVCC充電。IC開始工作后，RHV用作檢測母線DC高壓，RSHUNT用作監(jiān)控開關(guān)與負(fù)載電流。腳10上的RREF與腳12上的CF決定燈點(diǎn)燃工作頻率fMIN，RHV與CF決定前饋頻率fFF，RREF和CP決定燈預(yù)熱時(shí)間TPRE和點(diǎn)火時(shí)間TIGN，RSHUNT、LCHOKE和CLAMP等決定預(yù)熱頻率fPRE，RREF用于決定死區(qū)時(shí)間TDT，腳14上的電容C1決定頻率掃描速率df/dt。該電路的電子鎮(zhèn)流器負(fù)載為15W。

表2 元件參數(shù)選取

RHV、CF、CI、CP、RREFTRSHUNT這六個(gè)元件，對L6567的正常工作和電子鎮(zhèn)流器的性能具有決定性的影響。圖4電路中各元件的參數(shù)選擇如表2所列。