采用UBA2021的電子鎮(zhèn)流器電路工作原理與應(yīng)用

一、UBA2021的特點(diǎn)與工作原理

1、 UBA2021的特點(diǎn)

　　UBA2021是用于CFL型熒光燈和TL型熒光燈電子鎮(zhèn)流器用控制集成電路，含有驅(qū)動(dòng)外圍半橋功率晶體管、振蕩電路和用于燈管預(yù)熱、點(diǎn)火、正常工作和燈電路故障保護(hù)的有關(guān)控制功能。可用于交流市電輸入電壓高達(dá)240V_rms的應(yīng)用場合。它的預(yù)熱工作頻率為108kHz，正常工作頻率為43kHz，驅(qū)動(dòng)信號(hào)死時(shí)間為1.4μs。

　　利用UBA2021可以調(diào)節(jié)燈電路的預(yù)熱時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間，調(diào)節(jié)燈電路的燈預(yù)熱電流和燈負(fù)載輸出功率（調(diào)光），由UBA2021組成的燈電路具有過溫度保護(hù)控制功能、燈電路容性工作模式保護(hù)和外接功率晶體管MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓過低等故障工作狀態(tài)的保護(hù)控制功能。

　　UBA2021有DIP14和SO14兩種封裝形式，引腳圖如圖1所示，工作框圖如圖2所示，引腳功能如表1所示，電路主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

2、  UBA2021的工作原理

（1）       UBA2021啟動(dòng)

　　通過接至供電電源正極的電阻R_RHV（見圖6）和接至引腳5的電容C_S9，UBA2021可以完成燈電路的啟動(dòng)控制，在電路剛一啟動(dòng)期間，MOSFET晶體管VT₂導(dǎo)通，而MOSFET晶體管VT₁不導(dǎo)通，以確保自舉升壓C_boot的充電。在電路的啟動(dòng)工作狀態(tài)，UBA2021復(fù)位，當(dāng)UBA2021的引腳5的電壓為時(shí)，UBA2021開始被復(fù)位，直至引腳5的電壓為，UBA2021開始它的啟動(dòng)工作。{{分頁}}

（2）       電路振蕩

　　當(dāng)UBA2021的引腳5VS的電壓達(dá)到電壓時(shí)，UBA2021開始它的預(yù)熱工作，內(nèi)部的一個(gè)電流控制型的鋸齒波振蕩電路開始工作，這個(gè)鋸齒波振蕩頻率由接至UBA2021引腳12的電容C_CF和流出該引腳的電流（主要由外接電阻R_RREF）決定，這個(gè)鋸齒波振蕩信號(hào)頻率經(jīng)2分頻后就是燈負(fù)載的工作頻率，圖3為UBA2021的定時(shí)圖，圖中的時(shí)間t_no表示燈電路的死時(shí)間，這個(gè)死時(shí)間的大小和第10引腳的I_RREF的大小有關(guān)。

（3）       UBA2021的預(yù)熱工作模式

　　UBA2021一開始以2.5(108kHz)的振蕩頻率開始工作，電路的振蕩頻率隨之下降直至由I_shunt電流預(yù)先設(shè)定的頻率（見圖4和圖6），電路振蕩頻率的下降速率和接至CI引腳14的電容C_CI的參數(shù)有關(guān)。在燈電路預(yù)熱工作期間的振蕩頻率大約為90kHz，這個(gè)振蕩頻率是大天燈負(fù)載電路的諧振頻率，即這時(shí)燈不發(fā)光，而燈負(fù)載諧振電路由元件L₂、C₅和燈管的燈絲電阻組成，燈電路的預(yù)熱時(shí)間由接至UBA2021的引腳8的電容C_CP的參數(shù)決定，如果把UBA2021的CP引腳8接地，這時(shí)電路將一直處于預(yù)熱工作狀態(tài)，在燈電路的預(yù)熱工作狀態(tài)下，通過檢測電阻R_shunt兩端的電壓和RS引腳9的電壓，可以檢測燈電路的預(yù)熱工作狀態(tài)，并決定V電壓的大小。如果RS引腳9上的電壓V_RS>，則電路的振蕩頻率下降，如果V_RS<，則電路的振蕩頻率上升。{{分頁}}

（4）       燈電路的點(diǎn)火工作狀態(tài)

　　通過檢測UBA2021的RS引腳9的電壓可以檢測燈電路到底是工作于預(yù)熱、點(diǎn)火還是工作狀態(tài)，并可以避免燈電路工作于容性負(fù)載工作模式，通過引腳9RS電壓的控制，可以使燈電路的振蕩頻率向燈電路的工作頻率方向變化（燈電路的工作頻率大約為43kHz），在燈電路的點(diǎn)火工作期間的頻率變化速率要比燈電路的在預(yù)熱期間的頻率變化速率低。在燈電路的振蕩頻率變化期間會(huì)掃過燈負(fù)載諧振電路的諧振頻率，燈電路的諧振高電壓最終會(huì)點(diǎn)燃燈管。

（5）       燈電路的正常工作狀態(tài)

　　如果在燈電路的頻率變化期間（指由預(yù)熱、點(diǎn)火期間燈電路的振蕩頻率變化）點(diǎn)燃了燈管，這時(shí)燈電路將工作于正常工作頻率上，UBA2021可以按以下的兩種方式之一進(jìn)入燈電路的正常工作狀態(tài)。

①     如果燈電路還未到達(dá)正常工作頻率范圍（見圖4），則經(jīng)過點(diǎn)火時(shí)間后，燈電路會(huì)進(jìn)入正常工作頻率的狀態(tài)。

②     一旦進(jìn)入燈電路的正常工作頻率范圍，而燈電路的正常工作頻率由UBA2021的外圍元件R_RREF和C_CF決定（見圖6）。

（6）       燈電路的前饋工作頻率

　　前面提到的決定燈電路振蕩頻率的控制電壓和半橋功率級(jí)的供電電壓有關(guān)（見圖5），在前饋工作狀態(tài)下電流控制型振蕩電路的工作電流和流經(jīng)電阻R_RHV的參數(shù)有關(guān)，在燈電路的正常工作范圍內(nèi)，燈電路的前饋工作頻率和流經(jīng)電阻R_RHV的電流成正比（見圖5）。如果這個(gè)電流超過了1.0~1.6mA的工作范圍，則前饋工作頻率被固定。為了避免由于燈電路前饋對(duì)供電電壓V_in的影響，在UBA2021的第8引腳CP接了一只電容C_CP，同時(shí)電容C_CP也和燈電路的預(yù)熱時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間有關(guān)。

（7）       燈電路的容性工作模式保護(hù)

　　當(dāng)燈電路完成預(yù)熱工作模式后，UBA2021會(huì)使燈電路工作于ZVS工作狀態(tài)并避免燈電路過于接近容性工作模式，這個(gè)控制功能可以由UBA2021的RS引腳9上的電壓來控制實(shí)現(xiàn)，如果在VT₂導(dǎo)通期間，在RS引腳9上的電壓低于，則燈電路就判定電路工作在了容性負(fù)載工作模式，將導(dǎo)致燈電路的工作頻率上升。如果燈電路沒有工作于容性負(fù)載工作模式，則燈電路的工作頻率會(huì)朝前饋工作頻率的方向變化，燈電路的工作頻率控制是通過UBA2021的CI引腳14來實(shí)現(xiàn)的。{{分頁}}

（8）       UBA2021的供電

　　燈電路一開始工作期間，UBA2021的供電由交流市電經(jīng)整流輸出后的直流電壓經(jīng)電阻R_RHV供電，同時(shí)通過UBA2021的內(nèi)部二極管電路為引腳5外接的電容C_S9充電，一旦VS引腳5上的電壓超過，則UBA2021內(nèi)部的振蕩電路開始振蕩，當(dāng)燈電路的預(yù)熱工作時(shí)間結(jié)束，通過UBA2021的內(nèi)部電路將RHV引腳13和VS引腳5相連接，通過電容C_S7對(duì)電容C_S9充電，并且VS引腳5的電壓最大值為。

（9）       USA2021外接功率晶體管MOSFET VT₁和VT₂的驅(qū)動(dòng)電壓

　　UBA2021的高端驅(qū)動(dòng)電路的供電來自于自舉升壓電容C_boot，在VT₂導(dǎo)通期間，通過UBA2021內(nèi)部的自舉升壓二極管對(duì)自舉升壓電容C_boot充電，在電壓的位置，UBA2021內(nèi)部振蕩電路停止振蕩。在燈電路的振蕩頻率小于75kHz時(shí)，VT₁、VT₂的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為8V；在振蕩頻率為75~85kHz范圍內(nèi)時(shí)，VT₁、VT₂的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為7V；在振蕩頻率大于85kHz時(shí)，VT₁、VT₂的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為6V。

（10）   燈電路的工作頻率變化

　　在燈電路的振蕩工作期間的任一時(shí)刻，燈電路的工作頻率將會(huì)被限定在ff和之間變化，但是燈電路的工作頻率變化是逐步的，不會(huì)發(fā)生頻率跳變，燈電路的工作頻率變化又會(huì)使UBA2021的CI引腳14上的電壓發(fā)生變化，如果連接到UBA2021CI引腳14的電容為100nF，這時(shí)燈電路的振蕩頻率為85kHz，會(huì)有以下結(jié)論成立。

①     在電路工作的任一時(shí)刻，燈電路的頻率變化速率在15~37.5kHz/ms之間。

②     在電路預(yù)熱工作和正常工作期間，燈電路的頻率變化速率在-6~-15kHz/ms范圍內(nèi)。

③     在燈電路的點(diǎn)火工作期間，燈電路的頻率變化速率在-150~-375kHz/ms的范圍內(nèi)。

（11）   UBA2021的接地PGND引腳7

　　PGND引腳7是UBA2021的接地點(diǎn)，而UBA2010的SGND引腳11是CI引腳14、CP引腳8、CF引腳12和RREF引腳10的公共地，通過UBA2021的內(nèi)部電路將PGND引腳7和SGND引腳11相連，這樣在使用中就不需要利用外部電路將引腳11和引腳7相連接。

二、UBA2021的典型應(yīng)用電路

　　UBA2021的典型應(yīng)用電路如圖6所示。