照明电子镇流器的简化 更好地应对复杂设计挑战

    电子镇流器IC已经成为荧光照明设计中的一个关键因素，尤其在制造商致力简化电路、减少开发时间、提高效率和降低成本的时候。为满足这些需求，市面上出现了一系列的IC，从简单的自振荡半桥驱动器到高集成、管脚少的器件(带有高级控制特性，如软开关功能，以及预热、启辉和运行模式频率控制)。这些器件还具备一些集成的保护特性，包括低共振和过热保护。

    T5HO荧光灯一挑战

    设计T5高输出荧光灯的工程师面临的两个主要问题是启辉电压和灯寿终保护(end-of-life，EOL)。在气体温度低时，灯的启辉电压就会显着增加。为保证灯管在一个宽泛的温度范围内启辉，传统的镇流器控制模式就要设定较高的过压阈值。并且，如果阈值太高，那么镇流器的过压关断保护还要做出让步。

    针对这些问题，驱动T5高输出荧光灯的理想方法就是引入一个常压启辉功能，即在从预热频率转到工作频率的过程中，输出电压会被感测到并且与预设的阈值进行比较。电压一旦超过阈值，启辉稳压电路就会通过降低VCO电压来轻微地提高频率。反馈会在每一个周期里调整频率，从而将输出电压振幅限制到一个高而稳的水平，直到灯管点亮，或者在过压/过流条件下自动关断电路以保护荧光灯。

    动顺序的典型波形，包括软启动、预热、启辉、保护和工作五个过程。在低压侧MOSFET的S管脚和地线之间连接一个电流感测(CS)电阻，电感电流(直接传递到输出电压)被感测到并被镇流器控制。 灯寿终保护(EOL)对于T5荧光灯来讲是必需的。因为其尺寸较小，这就意味着灯丝离玻璃管外壁更近了。由于这个因素，很有必要防止灯寿终时的灯头过热。根据IEC61347-2-3标准，T5(及T4)镇流器必须至少通过三个EOL测试中的一项才算合格。而要通过这些测试(包括一个非对称脉冲测试、非对称功率测试和一个开放灯丝测试)，传统的电流或电压感测模式就显得不够了，所以要寻找新的保护模式。

    HVIC技术

    设计者最大的目标是找到能满足控制、PFC和保护要求的单独器件。制造这样一个器件的挑战在于，如何在高压驱动器功能和CMOS工艺的低电压特性间寻找平衡。幸运的是，新的半导体工艺，如国际整流器公司的GEN5高压IC(HVIC)技术，使这些高集成器件成为现实。以GEN5 HVIC为例，其带动了600V浮点门驱动器和阴极负载二极管的产生和应用；同时，兼容CMOS的低电压工艺还整合了精确的模拟参考、控制和回馈电路以及综合保护功能。最后，晶圆级修整(Wafer-leVeltrimming)会保证主要设计参数的准确达成，而这些参数将不受温度和工艺流程差异的影响。这种修整技术不需要在封装上增加额外的管脚，所以对于低成本的镇流器控制IC应用特别有吸引力，因为这种场合的I/O管脚数量有限。

    单芯片器件的实施

    使用GEN5技术，600V镇流器控制IC已经被开发出来。这种产品具有在板PFC功能，非常适合T5荧光灯的要求。这种产品的一个代表就是16管脚芯片IRS2168D。它内置一个阴极负载二极管，电压控制振荡器(VCO)，EOL窗口比较器管脚和换灯/自动重启关断管脚，半桥死区时间为1.6ms，齐纳二极管嵌位(VCC)为15.6V。

    镇流器控制的核心包括一个VCO，其输出被放大进而被电平位移，用来驱动共振转换器的半桥MOsFET。而根据荧光灯驱动要求，VCO的频率还可以调节。PFC控制器的主要功能是调节连续电流模式(CCM)升压转换器。闭环控制模式则能产生最好的功率因子(PF)和最小的总谐波失真(THD)。在镇流器控制器中，还包括综合保护电路和频率调节电路。还有平均带隙电压基准电路，它为VCO、保护电路和PFC控制器提供了精确的阈值电压。

    集成了PFC控制器的闭环电路图，该控制器只需要5个管脚就可以提供必要的功能。与镇流器控制器VCO不同，PFC振荡器最主要的设计考虑是保证最小的THD，方法就是为PFC门驱动器提供可调节的开/关时间。该电路不间断地将直流总线的电压与目标值进行比较，该异差就为及时调节PFC振荡器提供了参考。

    实际应用

    基于IRS2168DIC的一个典型荧光灯镇流器设计。为了实现最大的可编程性和保护，IRS2168D集成了很多特性。除此之外，该产品的输入范围很宽，可以更好地应对设计复杂的多灯管电子镇流器电路的挑战。<