| 具有功率因数校正电路的镇流器电路IR2166 |
| 类别:传感与控制 |
| IR2166芯片的交流电源输人范围为适合全球市场的80-260 V,采用IR公司的临界导通模式升压PFC控制方法,可动态适配镇流器控制模式,使PFC性能高效发挥。这种方法将 总谐波失真减至10%以下,在120 V线性电压下的功率因数大于0.99,高出大多数国家的规定。没有PFC阶段,总谐波失真则高达128%,功率因数低至0.55。 IR2166的特性包括预热频率和运行频率可调、预热时间可调、死区时间可调、过流门限电压可调及灯寿命保护电路。IR2166还有其他完善的保护性能,如灯管触发失败保护、灯丝故障保护、灯寿命保护、直流母线欠压复位及自动重启动功能。此外,IR2166还具有下列特性: PFC、镇流器和半桥驱动合一; 临界导通模式升压型PFC; 无PFC电流检测电阻; 预热频率可调; 预热时间可调; 运行频率可调; 过电流保护可调; 灯寿命保护可调; 可控死区时间; 内部触发斜率; 内部故障计数器; 直流母线欠压复位; 关断滞环功能; 内部VCC有15.6V钳位二极管; 微功率启动(150μA); 锁定和ESD保护。 此外,IR2166可通过内部的状态控制内核来控制镇流器的操作顺序,包括欠压锁定、灯丝预热、点亮、运行及故障模式,且集成了可编程预热时间及频率电路,能将灯丝加热至适当的发射温度,可将电灯寿命延长30倍。 (2)内部电路与引脚功能 IR2166有DIP14和SOIC14两种封装。其内部电路框图如图所示,各引脚功能见下表. (3)应用电路 IR2166单芯片解决方案取代了单独的镇流器控制集成电路、栅驱动器PFC集成电路及额外的分立器件,采用专利的寿命终结保护技术延长了电灯和镇流器寿命,并可提供无闪烁照明,适用于线性荧光照明镇流器,降低成本30%。IR2166控制集成电路只需要单一的硅片,封装和成本、组件数目大大减少,从而简化了电路,节省了设计时间。 IR2166的典型应用电路如图所示。 IR2166的欠压关断模式用于使供电电流保持在最小供电电流400泌以下,从而可保证在高低端有输出前IR2166能够正常工作。 通过供电电阻(RSUPPLY)电流的一部分作为启动电流流人IR2166:其余给启动电容(CVCC)充电。此电阻可决定启动镇流器的交流输人电压阂值,只要VCC脚电容电压达到启动门限,且SD脚电压低于4.5 V,则IR2166开始工作,HO, LO开始振荡。由于IR2166工作电流增大,电容开始放电。 预热模式是延长灯管寿命和降低触发电压所必需的步骤。当VCC电压超过UVLO十门限时,IR2166进人预热模式。LO和HO开始以50%占空比的预热频率振荡,死区时间由外部定时电容CT的容量和内部死区时间电阻RDT的阻值决定。引脚CPH与COM断开,内部1μA电流源给CPH脚外接的预热定时电容线性充电。CS脚的过流保护在预热期间被屏蔽掉。 当CT电压超过3/5的VCC时,MOs管的S1关断,电阻RT和RPH与VCC断开。CT通过内部电阻RDT,MOS管的S3对COM端以指数方式放电。 当引脚CPH上的电压超过10 V时,IR2166进入触发模式。 引脚CPH内部连接到一个P沟道的 MOSFET(S4)的门极,S4连接引脚RPH和RTo当引脚CPH上的电压超过10 V时,S4的G-S电压开始低于S4的开通门限。引脚CPH上的电压持续到VCC,S4缓慢关断,这样就使电阻RPH平滑地从RT上断开,使工作频率从预热频率向触发频率平滑过渡,再过渡到最终的运行频率。引脚CS的过流保护功能可以在触发失败或灯丝开路时保护镇流器。引脚CS的电压由外部电流检测电阻RCS上的电压确定。因此,RCS的阻值决定了镇流器可提供的最大峰值电流(以及触发电压)。峰值触发电流必须不能超过MOSFET所能承受的最大电流。当CS上的电压超过内部的1.3 V门限时,内部故障 计数器开始记录过电流,如果过电流次数超过60次,则IR2166进人故障模式,输出驱动端HO, LO和PFC都被锁定为低电平。 当灯管被成功触发后,镇流器进入运行模式。运行模式被定义为灯弧已经建立,灯管以额定频率工作。运行模式的振荡频率由定时电阻RT的阻值和定时电容CT的容量决定。在任何时间,由于灯丝开路或更换灯管均可造成半桥发生硬开关现象,电流检测电阻RCS上的电压将超过内部1.3V门限,故障计数器将计数,如果故障次数超过60次,IR2166将进人故障模式,输出驱动HO端、LO和PFC都被锁定为低电平。 当D(二总线电压过低时,灯管的输出级频率会接近或低于谐振频率,这样会造成半桥电路硬开关,并破坏半桥电路的开关管或者直流电压下跌太多而使灯熄灭。为了防止这种现象的发生,引脚VBUS内部有一个3.0 V的欠压门限电路。如果VBUS电压低于3.OV,则所有驱动输出端均将被锁定为低电平。 为了合理设计镇流器,PFC部分应使直流电压在交流输人电压下降到镇流器额定输人电压以下时才下降。如果设计正确,则VsuS电压低于内部3.0 V门限,镇流器立即关断。当交流输人电压回升到最小额定值,使VCC超过U侧〕十时,启动电阻将使镇流器再次开通。 IR2166的PFC控制电路只需要四个控制脚,即VBUS, COMP, ZX和PFC, VBUS脚检测直流电压(通过外部电阻分压器),COMP脚设定MPFC的开通时间和反馈回路速度,ZX脚检测电感电流过零(通过PFC电感的二次侧绕组),PFC脚是MPFC的栅极驱动输出。 |
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