ＩＲ２１５Ｘ在熒光燈電子鎮(zhèn)流器中的應用

摘要：介紹一種新型的功率ＭＯＳＦＥＴ驅動集成電路ＩＲ２１５Ｘ，并給出了使用該芯片的熒光燈電子鎮(zhèn)流器實際應用電路。

關鍵詞：電子鎮(zhèn)流器 功率ＭＯＳＦＥＴ驅動電路 功率因數校正

目前國內生產的熒光燈電子集成電路應用鎮(zhèn)流器在驅動功率ＭＯＳＦＥＴ時絕大部分采用驅動變壓器式的半橋拓撲結構，兩支功率ＭＯＳＦＥＴ管在驅動變壓器的作用下交替導通給燈管提供電流，開關頻率由Ｌ－Ｃ共振頻率決定。盡管這種代表性的電路已經在電子鎮(zhèn)流器中應用了許多年，但存在著以下幾個缺點：（１）電路本身不能自啟動，通常的方法是在低側功率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)低側功率ＭＯＳＦＥＴ管；（２）由于驅動變壓器的存在，限制了電子鎮(zhèn)流器的進一步小型化；（３）驅動變壓器的生產成本高，在大規(guī)模生產中很難降低成本。

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



其中，ＲＳ為芯片內部定時電阻。芯片內部設有死區(qū)時間控制，死區(qū)時間通常設為１．２μｓ，以免高低側在交替導通時刻產生直通現象。

ＩＲ２１５Ｘ系列芯片有ＩＲ２１５１、ＩＲ２１５２、ＩＲ２１５３和ＩＲ２１５５。ＩＲ２１５５具有更大輸出容量，能驅動１０００ｐＦ的容性負載，開通時間為８０ｎｓ，關斷時間為４０ｎｓ，ＲＳ為１５０Ω；ＩＲ２１５１的開通時間為１００ｎｓ，關斷時間為５０ｎｓ，ＲＳ為７５Ω；ＩＲ２１５２的參數和ＩＲ２１５１相同，但芯片的ＲＴ端和ＬＯ端相位相反。ＩＲ２１５３的開通時間為８０ｎｓ，關斷時間為３５ｎｓ，ＲＳ為７５Ω，并具有輸出關斷功能，輸出關斷滯后時間為６６０ｎｓ。圖１為ＩＲ２１５Ｘ的典型應用電路。

圖２為４０Ｗ熒光燈電子鎮(zhèn)流器的實際應用電路，只需對輸出部分稍加改動就可以應用到雙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)流器對電網的干擾，又可以防止其它電器設備對鎮(zhèn)流器造成干擾。Ｄ１～Ｄ４組成橋式整流器，Ｃ２、Ｃ３、Ｄ５～Ｄ７和Ｒ１組成無源功率因數校正電路，電路的功率因數可達到０．９５以上，輸入電壓范圍為１８０～２８０Ｖ。一般情況下無源功率因數校正電路的峰值因數（ＣＦ）很高（大于２．１），這將直接影響燈的使用壽命，燈管生產商推薦電路的峰值因數不應大于１．７，為了保證在功率因數校正的同時能夠降低電路的峰值因數，電路采用了閉環(huán)控制方法。由Ｔ２檢測燈工作電流的變化，經Ｄ１３、Ｃ１０和Ｒ６控制ＩＲ２１５１的定時電容Ｃ８的偏置電壓，從而控制ＩＲ２１５１的輸出頻率，達到控制輸出功率的目的。Ｄ９、Ｄ１０起溫度補償作用。燈絲預熱功能由Ｑ３、Ｒ４和Ｃ９完成，預熱時間由Ｒ４、Ｃ９時間常數決定。在電源接通后，由于Ｑ３開路，定時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導通，定時電容的偏置電壓降低，從而輸出頻率降低，燈正常啟動并進入電流閉環(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)流器的生產成本。