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基于控制器IRS2530D的节能灯调光镇流器设计

发布时间:2017-03-30 07:13:00  来源:大电流电感厂家   查看:

引言
目前,电子节能灯已进入千家万户和楼堂馆所。国产电子节能灯中的电子镇流器,大多都采用分立元器件装配,优点是电路简单、成本低,但需使用磁环式驱动变压器,并且不带预热和调光功能,因此性能不佳、可靠性差、容易损坏。由于镇流器和节能灯是一体化的,一旦电子镇流器损坏,未损坏的灯管也就被扔掉,造成极大的浪费。如果在设计中采用IR公司最近推出的调光镇流器控制器IRS2530D单片IC,则可以弥补使用分立元器件带来的不便。


1 IRS2530D的主要性能和特点
IRS2530D集成了调光镇流器控制和半塑封电感桥驱动器,采用8引脚DIP封装。IRS2530D引脚l(VCC)上的电源电压被内部齐纳二极管钳位在15.6V,启动电流为250μA,最大电源电流为5mA。IC半桥高端引脚7(HO)和低端引脚5(LO)上的两个驱动器输出死区(即非交叠)时间被固定在2 μ S,输出源电流为180mA,输出灌入电流为260mA,输出高电平(以地作参考)电压为VCC。在IC压控振荡器输入端引脚4(VCO)上的电压为0~6V,输出最高频率fmax=115kHz(VVCO=0V),最低频率fmin=(34.2±2.2)kHz(Vvco=6V)。
IRS2530D采用简单灯电流调光控制方法,灯丝预热时间可编程,采用波峰因数(灯电流峰值与平均值之比)检测执行过电流保护,同时还提供非零电压开关保护,而不需要半桥电流传感电阻和保护电路。

2 基于IRS2530D的节能灯调光镇流器
1)电路拓扑
一种基于IRS2530D的螺旋型紧凑荧光灯(CFL)调光电子镇流器电路如图1所示。
在图1中,BR1为桥式整流器,CF、LF和CBUS组成滤波电路,IRS2530D和VTl、VT2等组成半桥逆变器电路,LRESA和CRES等组成谐振输出级,RCS、RFB和CFB为灯电流感测和反馈网络,VDCP1、VDCP2、CSNUB等组成电荷泵辅助电源,RVCC1、RVCC2为启动电阻,CVCC1为启动电容、CVCC2用作高频滤波,RLIM1、RLIM2:为限流电阻。
2)电路运行时序和工作原理
(1)电路启动和IC电源
接通AC市电电源,全波整流滤波电路输出约300V的DC总线电压VBUS,VBUS通过启动电阻RVcc1/Rvcc2对电容Cvcc1(1μF)充电。当IC引脚VCC上的电压超过12.5V的门限时,VCC脚导通,引脚HO和LO产生驱动输出而开始振荡。半桥一旦产生输出,引脚VCC则由VDCP1(18V/0.5w)、CSNUB(1nF/lkV)和VDCP2组成的电荷泵并经限流电阻RLIM1、RLIM2:(均为10Ω)供电,这样可以减小启动电阻上的损耗。CVCC1,值应足够大,引脚VCC在接收电荷泵输入电流时不能降至欠压锁定(UVLO)关断门限(10功率电感.5V)以下。
当半桥低端MOSFET(VT2)导通时,引脚VCC上的电压经内部自举MOSFET对引脚VB与VS之间的自举电容CBS充电,充电电流经VT2流入到地。当CBs上的充电电压超过9V时,IC高端驱动器使能,驱动VT1导通。当VT1导通时,VT2截止。在高端驱动器导通时,CBS放电。一旦CBs上的电压低于8V,VT1截止,而VT2再次导通。如此周而复始,VTl和VT2交替导通,在半桥中间点(引脚6)输出高频方波脉冲,经输出级为灯管供电。
(2)灯丝预热/灯管触发
IC一旦启动,在引脚4(VCO)内部的一个50μA的快速启动电流和一个1μA的电流源对外接电容cPH充电,镇流器输出最高频率fmax开始对灯丝预热,VCO脚上的电压Uvco迅速升至0.85V。一旦UVCO达到0.85V,IC内部的50μA电流被切断,只有1μA的电流源对VCO脚上的电容充电,UVCD缓慢上升(见图2(a)),频率从fmax开始线性降低见图2(b))。谐振电感器LRESA的两个辅助绕组LRESB、LRESC为灯丝预热绕组,为灯丝提供预热电压。LRESB、CH1和LRESC、CH2为带通滤波器,在灯点亮之后电感器 用途,灯丝预热电压被衰减,以减小灯丝上的热量损耗。

当镇流器输出频率接近或达到输出级高Q值的谐振频率时,灯丝预热结束(预热时间由CpH设置),LRESA电感生产厂家和CRES等发生串联谐振,在CRES上产生一个足够高的电压使灯管触发而点亮。一旦灯管被点亮,IC则进入调光模式。如果灯未被点亮,UVCO将超过4V,IC则进入故障模式并关闭其输出,芯片仅消耗250μA的电流。
为保证频率下降斜坡通过谐振以对灯点火,最低频率fmin应低于镇流器输出级高Q值的谐振频率,如图3所示。

(3)调光模式
l~10V的DC调光输入电压经电阻分压器RDIM1/RDIM2输入到IC的引脚3(调光端DIM)。与灯下端灯丝连接的灯电流传感电阻RCS上产生的交流电压经RFB和CFB也耦合至IC的DIM脚。在DIM脚上的(DC+AC)电压通过控制环路调节,使AC电压谷值在COM(地)电平上。当DIM脚上的DC参考电压插件电感器减小时,AC电压谷值被延伸到COM电平之下。为减小灯电流使灯光变暗,调光控制电路将提高镇流器频率,以增加LRESA的阻抗(z=2πfLRESA)直到AC电压谷值恢复到COM电平之上。为了提高灯亮度电平,当DIM脚上的DC参考电压减小时,AC电压谷值将在COM电平之上,调光控制电路将降低镇流器频率,以增加灯电流,直到DIM脚的AC电压谷值再回到COM电平上。采用这种灯电流闭环控制调光方法,可以使AC灯电流峰一峰值被调节到期望的数值上。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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