引言
目前，電子節(jié)能燈已進入千家萬戶和樓堂館所,。國產(chǎn)電子節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器,，大多都采用分立元器件裝配，優(yōu)點是電路簡單、成本低,，但需使用磁環(huán)式驅(qū)動變壓器,，并且不帶預熱和調(diào)光" title="調(diào)光">調(diào)光功能，因此性能不佳,、可靠性差、容易損壞,。由于鎮(zhèn)流器和節(jié)能燈是一體化的,，一旦電子鎮(zhèn)流器損壞，未損壞的燈管也就被扔掉,，造成極大的浪費,。如果在設計中采用IR公司最近推出的調(diào)光鎮(zhèn)流器" title="調(diào)光鎮(zhèn)流器">調(diào)光鎮(zhèn)流器控制器IRS2530D單片IC，則可以彌補使用分立元器件帶來的不便,。
1 IRS2530D的主要性能和特點
IRS2530D集成了調(diào)光鎮(zhèn)流器控制和半橋" title="半橋">半橋驅(qū)動器,，采用8引腳DIP封裝。IRS2530D引腳l(VCC)上的電源電壓被內(nèi)部齊納二極管鉗位在15．6V,，啟動電流為250μA,，最大電源電流為5mA。IC半橋高端引腳7(HO)和低端引腳5(LO)上的兩個驅(qū)動器輸出死區(qū)(即非交疊)時間被固定在2 μ S,，輸出源電流為180mA,，輸出灌入電流為260mA，輸出高電平(以地作參考)電壓為VCC,。在IC壓控振蕩器輸入端引腳4(VCO)上的電壓為0～6V,，輸出最高頻率fmax=115kHz(VVCO=0V)，最低頻率fmin=(34．2±2．2)kHz(Vvco=6V),。
IRS2530D采用簡單燈電流調(diào)光控制方法,，燈絲預熱時間可編程，采用波峰因數(shù)" title="波峰因數(shù)">波峰因數(shù)(燈電流峰值與平均值之比)檢測執(zhí)行過電流保護,，同時還提供非零電壓開關保護,，而不需要半橋電流傳感電阻和保護電路。
2 基于IRS2530D的節(jié)能燈調(diào)光鎮(zhèn)流器
1)電路拓撲
一種基于IRS2530D的螺旋型緊湊熒光燈(CFL)調(diào)光電子鎮(zhèn)流器電路如圖1所示,。
在圖1中,，BR1為橋式整流器，CF,、LF和CBUS組成濾波電路,，IRS2530D和VTl、VT2等組成半橋逆變器電路,，LRESA和CRES等組成諧振輸出級,，RCS、RFB和CFB為燈電流感測和反饋網(wǎng)絡，VDCP1,、VDCP2,、CSNUB等組成電荷泵" title="電荷泵">電荷泵輔助電源，RVCC1,、RVCC2為啟動電阻,，CVCC1為啟動電容、CVCC2用作高頻濾波,，RLIM1,、RLIM2：為限流電阻。
2)電路運行時序和工作原理
(1)電路啟動和IC電源
接通AC市電電源,，全波整流濾波電路輸出約300V的DC總線電壓VBUS,，VBUS通過啟動電阻RVcc1／Rvcc2對電容Cvcc1(1μF)充電。當IC引腳VCC上的電壓超過12．5V的門限時,，VCC腳導通,，引腳HO和LO產(chǎn)生驅(qū)動輸出而開始振蕩。半橋一旦產(chǎn)生輸出,，引腳VCC則由VDCP1(18V／0．5w),、CSNUB(1nF／lkV)和VDCP2組成的電荷泵并經(jīng)限流電阻RLIM1、RLIM2：(均為10Ω)供電,，這樣可以減小啟動電阻上的損耗,。CVCC1，值應足夠大,，引腳VCC在接收電荷泵輸入電流時不能降至欠壓鎖定(UVLO)關斷門限(10．5V)以下,。
當半橋低端MOSFET(VT2)導通時，引腳VCC上的電壓經(jīng)內(nèi)部自舉MOSFET對引腳VB與VS之間的自舉電容CBS充電,，充電電流經(jīng)VT2流入到地,。當CBs上的充電電壓超過9V時，IC高端驅(qū)動器使能,，驅(qū)動VT1導通,。當VT1導通時，VT2截止,。在高端驅(qū)動器導通時,，CBS放電。一旦CBs上的電壓低于8V,，VT1截止,，而VT2再次導通。如此周而復始,，VTl和VT2交替導通,，在半橋中間點(引腳6)輸出高頻方波脈沖，經(jīng)輸出級為燈管供電。
(2)燈絲預熱／燈管觸發(fā)
IC一旦啟動,，在引腳4(VCO)內(nèi)部的一個50μA的快速啟動電流和一個1μA的電流源對外接電容cPH充電,，鎮(zhèn)流器輸出最高頻率fmax開始對燈絲預熱，VCO腳上的電壓Uvco迅速升至0．85V,。一旦UVCO達到0．85V,，IC內(nèi)部的50μA電流被切斷，只有1μA的電流源對VCO腳上的電容充電,，UVCD緩慢上升(見圖2(a)),，頻率從fmax開始線性降低見圖2(b))。諧振電感器LRESA的兩個輔助繞組LRESB,、LRESC為燈絲預熱繞組,，為燈絲提供預熱電壓,。LRESB,、CH1和LRESC、CH2為帶通濾波器,，在燈點亮之后,，燈絲預熱電壓被衰減，以減小燈絲上的熱量損耗,。
當鎮(zhèn)流器輸出頻率接近或達到輸出級高Q值的諧振頻率時,，燈絲預熱結束(預熱時間由CpH設置)，LRESA和CRES等發(fā)生串聯(lián)諧振,，在CRES上產(chǎn)生一個足夠高的電壓使燈管觸發(fā)而點亮,。一旦燈管被點亮，IC則進入調(diào)光模式,。如果燈未被點亮,，UVCO將超過4V，IC則進入故障模式并關閉其輸出,，芯片僅消耗250μA的電流,。
為保證頻率下降斜坡通過諧振以對燈點火，最低頻率fmin應低于鎮(zhèn)流器輸出級高Q值的諧振頻率,，如圖3所示,。
(3)調(diào)光模式
l～10V的DC調(diào)光輸入電壓經(jīng)電阻分壓器RDIM1／RDIM2輸入到IC的引腳3(調(diào)光端DIM)。與燈下端燈絲連接的燈電流傳感電阻RCS上產(chǎn)生的交流電壓經(jīng)RFB和CFB也耦合至IC的DIM腳,。在DIM腳上的(DC+AC)電壓通過控制環(huán)路調(diào)節(jié),，使AC電壓谷值在COM(地)電平上。當DIM腳上的DC參考電壓減小時,，AC電壓谷值被延伸到COM電平之下,。為減小燈電流使燈光變暗，調(diào)光控制電路將提高鎮(zhèn)流器頻率，以增加LRESA的阻抗(z=2πfLRESA)直到AC電壓谷值恢復到COM電平之上,。為了提高燈亮度電平,，當DIM腳上的DC參考電壓減小時，AC電壓谷值將在COM電平之上,，調(diào)光控制電路將降低鎮(zhèn)流器頻率,，以增加燈電流，直到DIM腳的AC電壓谷值再回到COM電平上,。采用這種燈電流閉環(huán)控制調(diào)光方法,，可以使AC燈電流峰一峰值被調(diào)節(jié)到期望的數(shù)值上。
(4)非ZVS保護
如果系統(tǒng)操作太接近或進入諧振容性側,，將出現(xiàn)非ZVS容性模式轉(zhuǎn)換,，在半橋MOSFET中會產(chǎn)生高幅度的大電流，很可能使MOSFET損壞,。為防止這種情況發(fā)生,，引腳6(VS)內(nèi)部的感測電路在低端LO輸出前沿上檢測VVS電壓。如果VVS>4．5V,，非ZVS控制電路將提高鎮(zhèn)流器頻率,，直到恢復到ZVS。
(5)波峰因數(shù)(CF)過電流保護
當流過MOSFET的峰值電流超過平均電流的5．5倍(即CF>5．5)時,，意味著燈絲失效,，或者燈管未接入，或者燈變?yōu)槿ゼせ?，諧振電感器LRESA將出現(xiàn)飽和,。IC在此情況下會進入故障保護模式，并自行關閉,。
(6)故障模式
在故障期間,，IC內(nèi)部故障鎖存器置位，HO關斷,，L0開路,，IC僅消耗250μA的電流。如果等未接入,，電阻RLMP1和RLMP2將會把引腳LO上的電壓拉高到8．75V以上,，IC則退出故障模式而進入UVLO模式。當接上燈管時,，引腳LO上的電壓將被拉低到8．75V以下,，于是IC退出UVLO模式而進入預熱／觸發(fā)模式。
3)主要元件的選擇
(1)啟動電阻RVCC1／RVCC2的選擇引腳Vcc上的導通門限是12．5V,，啟動電流為250μA,，若AC線路電壓VAC=220V,，啟動電阻
值則為
可選取Rvccl=Rvcc2=620kΩ。
(2)預熱電容CPH值的確定
CPH,，用于編程燈絲預熱時間tPH,，計算公式為
若預熱時間tPH=0．8s，CpH值為200nF,。
(3)燈電流檢測電阻RCS的計算
在調(diào)光期間,，若RMS燈電流為ILAMP(min)，在RCS允許的峰值電壓為0.1V,?？紤]到反饋網(wǎng)絡對信號的衰減，宜附加一個5的倍乘因子,，于是RCS值可按下式計算：
(4)輸出級元件的選擇
對于14～26W的節(jié)能燈,，諧振電容CRES可選擇3.3nF或4.7nF，耐壓1kV,。
諧振電感LRESA視燈的規(guī)格而定,，其電感量約為2．5～3．3mH；其輔助繞組LRESB,、LRESC與LRESA的匝數(shù)比通常為l：25,，若LRESA線圈繞組是150匝,，兩個輔助繞組則為6匝,。
鎮(zhèn)流器其他元器件的選擇如表1所示。
4)PCR參考線路
鎮(zhèn)流器控制和半橋驅(qū)動器電路印刷電路板(PCB)參考設計見圖4,。
3 結束語
推廣電子節(jié)能燈是實施綠色照明的重要內(nèi)容,，是節(jié)能減排的一項重要舉措。IR公司新推出的調(diào)光鎮(zhèn)流器控制器IRS2530D,，僅需外加很少量的元件,，就可以構建帶燈絲預熱、簡單燈電流調(diào)光,、非ZVS保護,、波峰因數(shù)檢測／過電流保護等功能的高性能和高可靠節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器。