ＩＲ２１５Ｘ在熒光燈電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用

摘要：介紹一種新型的功率ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動(dòng)集成電路ＩＲ２１５Ｘ，并給出了使用該芯片的熒光燈電子鎮(zhèn)流器實(shí)際應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：電子鎮(zhèn)流器 功率ＭＯＳＦＥＴ驅(qū)動(dòng)電路 功率因數(shù)校正

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的熒光燈電子集成電路應(yīng)用鎮(zhèn)流器在驅(qū)動(dòng)功率ＭＯＳＦＥＴ時(shí)絕大部分采用驅(qū)動(dòng)變壓器式的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩支功率ＭＯＳＦＥＴ管在驅(qū)動(dòng)變壓器的作用下交替導(dǎo)通給燈管提供電流，開關(guān)頻率由Ｌ－Ｃ共振頻率決定。盡管這種代表性的電路已經(jīng)在電子鎮(zhèn)流器中應(yīng)用了許多年，但存在著以下幾個(gè)缺點(diǎn)：（１）電路本身不能自啟動(dòng)，通常的方法是在低側(cè)功率ＭＯＳＦＥＴ管柵極加上雙向觸發(fā)二極管，從而在電路接通瞬間觸發(fā)低側(cè)功率ＭＯＳＦＥＴ管；（２）由于驅(qū)動(dòng)變壓器的存在，限制了電子鎮(zhèn)流器的進(jìn)一步小型化；（３）驅(qū)動(dòng)變壓器的生產(chǎn)成本高，在大規(guī)模生產(chǎn)中很難降低成本。

為了解決以上缺陷，ＩＲ公司生產(chǎn)出低成本的ＩＲ２１５Ｘ系列控制集成電路，取代了傳統(tǒng)的變壓器驅(qū)動(dòng)方式。ＩＲ２１５Ｘ系列芯片為高壓、高速功率ＭＯＳＦＥＴ或ＩＧＢＴ驅(qū)動(dòng)集成電路，可驅(qū)動(dòng)高側(cè)和低側(cè)ＭＯＳＦＥＴ或ＩＧＢＴ，能夠提供高達(dá)６００Ｖ的直流偏置電壓，具有自振蕩或外接同步振蕩功能，振蕩頻率的設(shè)置和ＣＭＯＳ５５５定時(shí)芯片類似，由定時(shí)元件ＲＴ和ＣＴ決定：



其中，ＲＳ為芯片內(nèi)部定時(shí)電阻。芯片內(nèi)部設(shè)有死區(qū)時(shí)間控制，死區(qū)時(shí)間通常設(shè)為１．２μｓ，以免高低側(cè)在交替導(dǎo)通時(shí)刻產(chǎn)生直通現(xiàn)象。

ＩＲ２１５Ｘ系列芯片有ＩＲ２１５１、ＩＲ２１５２、ＩＲ２１５３和ＩＲ２１５５。ＩＲ２１５５具有更大輸出容量，能驅(qū)動(dòng)１０００ｐＦ的容性負(fù)載，開通時(shí)間為８０ｎｓ，關(guān)斷時(shí)間為４０ｎｓ，ＲＳ為１５０Ω；ＩＲ２１５１的開通時(shí)間為１００ｎｓ，關(guān)斷時(shí)間為５０ｎｓ，ＲＳ為７５Ω；ＩＲ２１５２的參數(shù)和ＩＲ２１５１相同，但芯片的ＲＴ端和ＬＯ端相位相反。ＩＲ２１５３的開通時(shí)間為８０ｎｓ，關(guān)斷時(shí)間為３５ｎｓ，ＲＳ為７５Ω，并具有輸出關(guān)斷功能，輸出關(guān)斷滯后時(shí)間為６６０ｎｓ。圖１為ＩＲ２１５Ｘ的典型應(yīng)用電路。

圖２為４０Ｗ熒光燈電子鎮(zhèn)流器的實(shí)際應(yīng)用電路，只需對(duì)輸出部分稍加改動(dòng)就可以應(yīng)用到雙４０Ｗ熒光燈中。電路中Ｃ１和Ｔ１組成ＥＭＩ濾波器，它既可以減小鎮(zhèn)流器對(duì)電網(wǎng)的干擾，又可以防止其它電器設(shè)備對(duì)鎮(zhèn)流器造成干擾。Ｄ１～Ｄ４組成橋式整流器，Ｃ２、Ｃ３、Ｄ５～Ｄ７和Ｒ１組成無源功率因數(shù)校正電路，電路的功率因數(shù)可達(dá)到０．９５以上，輸入電壓范圍為１８０～２８０Ｖ。一般情況下無源功率因數(shù)校正電路的峰值因數(shù)（ＣＦ）很高（大于２．１），這將直接影響燈的使用壽命，燈管生產(chǎn)商推薦電路的峰值因數(shù)不應(yīng)大于１．７，為了保證在功率因數(shù)校正的同時(shí)能夠降低電路的峰值因數(shù)，電路采用了閉環(huán)控制方法。由Ｔ２檢測(cè)燈工作電流的變化，經(jīng)Ｄ１３、Ｃ１０和Ｒ６控制ＩＲ２１５１的定時(shí)電容Ｃ８的偏置電壓，從而控制ＩＲ２１５１的輸出頻率，達(dá)到控制輸出功率的目的。Ｄ９、Ｄ１０起溫度補(bǔ)償作用。燈絲預(yù)熱功能由Ｑ３、Ｒ４和Ｃ９完成，預(yù)熱時(shí)間由Ｒ４、Ｃ９時(shí)間常數(shù)決定。在電源接通后，由于Ｑ３開路，定時(shí)電容的偏置電壓較高，輸出頻率也較高，隨電容Ｃ９充電，Ｑ３的門電壓不斷升高，一旦Ｑ３門電壓大于閾值電壓，Ｑ３導(dǎo)通，定時(shí)電容的偏置電壓降低，從而輸出頻率降低，燈正常啟動(dòng)并進(jìn)入電流閉環(huán)工作狀態(tài)。在電流閉環(huán)工作狀態(tài)下電路的峰值因數(shù)約為０．６８，完全滿足燈的使用要求。由于該電路使用了成本很低的無源ＰＦＣ校正電路，大大降低了電子鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)成本。