新型電子變壓器控制器IR2161

１ IR2161的主要特點(diǎn)

ＩＲ２１６１是國際整流器公司（ＩＲ）專為電子變壓器而設(shè)計(jì)的智能控制集成電路。該器件能驅(qū)動(dòng)低壓鹵素?zé)?。ＩＲ２１６１把所需功能全部集于單一的８引腳ＤＩＰ或ＳＯＩＣ封裝內(nèi)，從而可有效減少元件數(shù)量、簡化電路并增強(qiáng)可靠性。

ＩＲ２１６１能適應(yīng)不斷變化的電壓、頻率及燈管狀態(tài)，這一特點(diǎn)有助于設(shè)計(jì)時(shí)引入高度可靠的鹵素變壓器，同時(shí)可簡化設(shè)計(jì)和制造過程。該款緊湊的８引腳器件配備ＩＲ的強(qiáng)化高壓集成電路技術(shù)，同時(shí)揉合了６００Ｖ半橋驅(qū)動(dòng)器、先進(jìn)的過載及短路保護(hù)電路以及高溫關(guān)閉和自適應(yīng)控制技術(shù)，可成為除傳統(tǒng)的基于自諧振、雙極晶體管半橋電路方案以外的另一可靠選擇。此外，ＩＲ２１６１內(nèi)含以雙向晶閘管為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)移相調(diào)光器，因而能支持外部調(diào)光。相比其它采用分立元件的同類電路，ＩＲ２１６１能節(jié)省兩成組件。自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制也是ＩＲ２１６１的關(guān)鍵性能，可通過持續(xù)軟開關(guān)來增強(qiáng)變壓器的可靠性。ＩＲ２１６１以ＩＲ的高壓結(jié)間隔離?ＨＶＪＩ? 集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)。這項(xiàng)專利技術(shù)把高壓電路從低壓電路中分隔出來，將高側(cè)及低側(cè)驅(qū)動(dòng)功能融合于緊湊的單芯片內(nèi)，從而控制多種開關(guān)轉(zhuǎn)換器的拓?fù)?。由于鹵素照明需配合高、低壓電路才能運(yùn)作，因此，基于ＩＲ ＨＶＪＩ技術(shù)的器件特別適合該種應(yīng)用。

ＩＲ２１６１的其它特點(diǎn)包括：２５０／４００ｍＡ的輸出驅(qū)動(dòng)容量、１５．６Ｖ齊納二極管鉗位Ｖｃｃ、低于３００μＡ的微功率起動(dòng)和３０ｋＨｚ～１２５ｋＨｚ的內(nèi)置振蕩器等。

２ 引腳功能

圖１所示是ＺＲ２１６１的引腳排列?ＩＲ２１６１的引腳功能如表１所列。

表1 IR2161的引腳功能

３ IR2161構(gòu)成的電子變壓器

圖２所示是來用ＩＲ２１６１構(gòu)成的電子變壓器電路。當(dāng)電路開始有效工作后，電路通過電阻ＲＳ上的電流減去被ＩＲ２１６１吸收的啟動(dòng)電流來給電容ＣＶＣＣ充電。電阻大小的選取原則是保證它能從直流總線電壓獲取足夠的電流以使ＩＲ２１６１正常工作。由于電路只能在半個(gè)周期中給ＣＶＣＣ充電，因此選?。茫郑茫脮r(shí)，必須保證ＶＣＣ在另一半周期中高于欠壓封鎖閾值，否則會(huì)影響整個(gè)電路的正常工作。如果僅僅通過ＲＳ給內(nèi)部電路供電，那么ＲＳ的值不能過大，否則就不能提供芯片內(nèi)部所需的電流，同時(shí)還要消耗１Ｗ～２Ｗ的功耗。通過電荷泵電路可以解決這個(gè)問題，圖中由ＤＣＰ１和ＤＣＰ２組成了一個(gè)電荷泵電路，該電路和ＣＳＮＵＢ進(jìn)行連接可以給ＶＣＣ提供內(nèi)部電路所需的電荷，由于ＲＳ只在啟動(dòng)時(shí)候起作用，因此，ＲＳ的值可適當(dāng)?shù)厝〈笠稽c(diǎn)，而不會(huì)影響電路的功耗。

由于１６Ｖ齊納二極管ＶＺ的功耗高達(dá)１．３Ｗ，因此，圖２電路中將其外接，以減小芯片的內(nèi)部功耗。這樣，在有大電流出現(xiàn)時(shí)，ＶＺ可以對(duì)多余電流進(jìn)行旁路，以減小對(duì)ＩＲ２１６１的危害。電路中雙向晶閘管上的一個(gè)強(qiáng)電壓變化會(huì)形成一個(gè)大電流，當(dāng)它流過電阻ＲＤ和電容ＣＤ時(shí)可立即將電容ＣＶＣＣ充電到最大值。一旦ＶＣＣ超過它的啟動(dòng)閾值，ＨＯ和ＬＯ將開始振蕩，從而使ＩＲ２１６１開始正常工作。電路中ＲＳ、ＲＤ和ＣＤ的選擇應(yīng)保證鎮(zhèn)流器正常工作時(shí)能夠提供足夠的電流。自舉二極管ＤＢ和電容ＣＢ的作用是給高側(cè)功率管提供電源電壓。為了保證在第一個(gè)脈沖到達(dá)ＨＯ之前，高側(cè)電源電壓已經(jīng)超過欠壓閾值，輸出驅(qū)動(dòng)的第一個(gè)脈沖應(yīng)該送入ＬＯ端。在ＬＯ經(jīng)過數(shù)次振蕩以后，如果ＶＢ－ＶＳ超過欠壓閾值，高側(cè)驅(qū)動(dòng)器將開始工作。在欠壓封鎖模式下，高低側(cè)驅(qū)動(dòng)輸出ＨＯ和ＬＯ都為低電平。

圖2

４ 自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間

自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制是ＩＲ２１６１的關(guān)鍵性能，可通過持續(xù)軟開關(guān)來增強(qiáng)變壓器的可靠性。ＩＲ２１６１配備有一個(gè)動(dòng)態(tài)死區(qū)時(shí)間電路，當(dāng)半橋結(jié)構(gòu)中的直流母線電壓降到０Ｖ轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)，該電路的監(jiān)測功能電路會(huì)調(diào)高低側(cè)驅(qū)動(dòng)器（ＬＯ輸出）。當(dāng)ＬＯ變低時(shí)，其內(nèi)置取樣和保持具有大致相同的延遲，因而可在ＬＯ轉(zhuǎn)低后把高側(cè)驅(qū)動(dòng)器（ＨＯ輸出）調(diào)高。自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制可按振蕩器周期作出反應(yīng)，并可在需要時(shí)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。

設(shè)計(jì)者時(shí)無需考慮功率管的寄生電容或者輸出變壓器的漏磁。為了滿足電子變壓器功率管寄生電容和輸出變壓器漏磁的需要，整個(gè)系統(tǒng)的最小死區(qū)時(shí)間設(shè)置為３００ｎｓ。

在該電路的初級(jí)變壓器上加一個(gè)緩沖電容可以提高轉(zhuǎn)換速率。但是如果緩沖電容過大，又會(huì)阻止ＶＳ電壓向反方向變化，從而使死區(qū)時(shí)間控制失效。ＩＲ２１６１的缺省死區(qū)時(shí)間為１．２μｓ～１．４μｓ。緩沖電容的典型值為幾百ｐＦ。