电子镇流器专用控制芯片应用.ppt
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1、IR公司公司电子镇流器电子镇流器专用控制芯片介绍专用控制芯片介绍2024/5/9 周四1.灯的类型灯的类型-荧光灯荧光灯2024/5/9 周四2.灯的类型灯的类型-HID2024/5/9 周四3.最新灯和镇流器要求最新灯和镇流器要求标准标准(CE,ENEC)IEC61000-3-2(CE):谐波抑制谐波抑制EN60928:交流常规和安全要求交流常规和安全要求EN60929:交流性能要求(波峰系数等等)EN55015,EN50022:(射频干扰)EN60924:直流常规和安全要求EN60925:直流性能要求EN61547:抗扰特性寿命,多次启动,预热寿命,多次启动,预热:工作30000小时,反复
2、启动3小时 或开关10000下 能量级别能量级别:镇流器因数,流明/瓦特成本成本可靠性可靠性/安规安规:灯损坏时要能可靠关断灯管达到灯寿时间是要能可靠关断更换灯管时能自动重启动暗光保护2024/5/9 周四4.照明市场倾向照明市场倾向节能,功率因数校正,谐波节能,功率因数校正,谐波 电子镇流器比电感镇流器节约电子镇流器比电感镇流器节约30%以上的电流以上的电流电感镇流器因为功率因数和谐波差所以被许多国电感镇流器因为功率因数和谐波差所以被许多国家禁止使用家禁止使用灯的新类型灯的新类型要求预热(要求预热(T5)和电子镇流器(和电子镇流器(CFL)时尚的照明控制时尚的照明控制:调光调光,多路电子镇流
3、器多路电子镇流器,可寻址电子可寻址电子镇流器镇流器,宽范围输入。宽范围输入。2024/5/9 周四5.IR的方案帮助设计者把握今天,迎接明天的挑战的方案帮助设计者把握今天,迎接明天的挑战 低成本低成本 减少了元件个数减少了元件个数 加速了商品化时间,缩短了设计周期加速了商品化时间,缩短了设计周期 尺寸小,重量轻尺寸小,重量轻 柔性设计平台多种镇流器的结构和时尚的柔性设计平台多种镇流器的结构和时尚的控制方案减少了发展时间和成本控制方案减少了发展时间和成本2024/5/9 周四6.EMI 滤波滤波 半桥半桥PFC整流整流输出级输出级驱动驱动UVLO灯故障灯故障Line灯灯IR21571 典型的电子
4、镇流器方框图典型的电子镇流器方框图2024/5/9 周四7.StartPHIGNRUNDIMtimeV lampI=IPH,V=VPHV=VIGNV=VRUN镇流器工作模式镇流器工作模式2024/5/9 周四8.VINILph,ILignt0ILrunILVINVSVBUSVSHOLOLOHOtimeFor Half-Bridge VIN=VBUS/2 镇流器输出级镇流器输出级2024/5/9 周四9.LCRVin半桥输出VIN是方波,R 代表灯,L 谐振电感,C 是谐振电容 输出级简化模型输出级简化模型2024/5/9 周四10.FrequencyHigh-QLow-QPreheatIgni
5、tionRunfr(HQ)fr(LQ)VoutVin触发前:高 Q 曲线(R 不在电路内)触发后:低 Q 曲线(R 在电路内)灯上的电压有预热,触发,运行频率决定 方案模型和灯的工作点方案模型和灯的工作点2024/5/9 周四11.软启动预热触发运行或调光timeV lampI=I PHV=V PHV=V IGNV=V RUN(红外线红外线)(公差公差)预热到触发期间预热到触发期间)(电感电感/MOSFET等级等级)(减少损耗减少损耗不调光设计约束不调光设计约束预热电流预热电流 预热电压预热电压 触发电压触发电压 运行灯功率运行灯功率 运行灯电压运行灯电压 不调光灯的要求不调光灯的要求 设计要
6、求与约束设计要求与约束2024/5/9 周四12.预热,触发和运行时的灯电压 灯电压灯电压2024/5/9 周四13.预热波形预热波形 高低灯丝电流波形 高低灯丝电压波形 2024/5/9 周四14.触发波形触发波形Preheat,and Ignition Ramp with 2 lamps crossed 2024/5/9 周四15.不触发故障条件不触发故障条件(CS pin)no over-current,inductor saturation,damage or destruct half-bridge MosfetsHigh-QLow-QPreheatIgnitionRunHigh-Q
7、Preheat!VoutVinfrequencyVSIL2024/5/9 周四16.灯丝开路条件灯丝开路条件(CS pin)no hard switching at half-bridge which would damage or destruct power MosfetHigh-QLow-QPreheatIgnitionRunfr(HQ)fr(LQ)VSILVSIS1IS2!2024/5/9 周四17.在谐振点以下在谐振点以下(CS pin)early detection of load faultHigh-QLow-QPreheatIgnitionRunfr(HQ)fr(LQ)High
8、-QPreheatIgnitionRunfr(HQ)!VSILVSILIS12024/5/9 周四18.靠近谐振点条件下靠近谐振点条件下(CS pin)no hard switching for load faultHigh-QLow-QPreheatIgnitionRunfr(HQ)fr(LQ)!High-QLow-QPreheatIgnitionRunfr(HQ)fr(LQ)2024/5/9 周四19.no over-heating of lamp filaments.Glass can melt and fall out of fixture.High current spikes in
9、 the half-bridge which can damage and destroy power Mosfet到达灯寿时间条件下到达灯寿时间条件下2024/5/9 周四20.灯检测和自动重启动灯检测和自动重启动(SD pin)Lamp exchange and restart without re-setting mains voltage 暗光检测暗光检测 Lamp can extinguish and remain unlit.Entire room will be dark after a brown-out occurs.2024/5/9 周四21.IR公司推出的适合电子镇流器的
10、高压公司推出的适合电子镇流器的高压ICIR215x系列是符合工业标准的可用在电子镇流器和开关电源上的产品系列是符合工业标准的可用在电子镇流器和开关电源上的产品.IR215x系列的所有产品内部都集成了系列的所有产品内部都集成了600V高压半桥驱动电路高压半桥驱动电路.IR2153:在在IR2151的基础上改进的新型镇流器控制驱动芯片的基础上改进的新型镇流器控制驱动芯片.IR2156:预热频率预热频率,运行频率可编程的控制驱动芯片运行频率可编程的控制驱动芯片.IR21571:功能丰富的镇流器控制驱动芯片功能丰富的镇流器控制驱动芯片.IR21592/3:可调光可调光镇流器控制驱动芯片镇流器控制驱动芯
11、片.IR2166:经济型功能齐全内部集成经济型功能齐全内部集成PFC控制的高端产品,系统成本可降控制的高端产品,系统成本可降 低低30%IR2167:操作条件可编程操作条件可编程,有各种保护功能有各种保护功能,内部集成内部集成PFC控制的高端产品控制的高端产品2024/5/9 周四22.IR公司用于电子镇流器的公司用于电子镇流器的高压驱动控制芯片高压驱动控制芯片 IR2153 2024/5/9 周四23.IR2153-自振荡门级驱动自振荡门级驱动IC di/dt 抑制电路抑制电路微功率启动微功率启动.CT脚有关闭的功能脚有关闭的功能高端和低端驱动的半桥拓扑结构高端和低端驱动的半桥拓扑结构 最高
12、最高600V的偏制的偏制.高压总线启动时内部钳位齐纳管抗高压总线启动时内部钳位齐纳管抗CMOS锁定锁定 内部的振荡器产生精密的占空比和死区时间控制内部的振荡器产生精密的占空比和死区时间控制.顺序启动和欠压输出锁存顺序启动和欠压输出锁存.2024/5/9 周四24.IR2153 di/dt的抑制及其益处的抑制及其益处IR2153的输出缓冲级可以减小输出级的的输出缓冲级可以减小输出级的di/dt在门级驱动电路中减少在门级驱动电路中减少di/dt可以减低可以减低di/dt和门级和门级寄生电路结合产生的门级振铃寄生电路结合产生的门级振铃.di/dt的减少可以不同程度的减少射频干扰对的减少可以不同程度的
13、减少射频干扰对EMC问题有好处问题有好处.选择合适的门级电阻选择合适的门级电阻,减少减少di/dt将不会影响效率的将不会影响效率的.2024/5/9 周四25.IR2153欠压输出锁存欠压输出锁存当当Vcc高于高于VccUV+时时IR2153开始工作开始工作,当当Vcc低于低于VccUV-时时IR2153停止工作停止工作.2024/5/9 周四26.IR2153是真正的微功率启动是真正的微功率启动微功率启动是指:在微功率启动是指:在IC静态时(即静态时(即IC没有振荡,没有振荡,VccVccUV)的偏制电流很小。的偏制电流很小。2024/5/9 周四27.微功率启动在设计中的优点微功率启动在设
14、计中的优点微功率启动只需很小的电流可使器件开始工作并微功率启动只需很小的电流可使器件开始工作并且可以从自举式辅助电源中获得正常工作所需的且可以从自举式辅助电源中获得正常工作所需的较大的电流。这样做可以减低启动功耗。较大的电流。这样做可以减低启动功耗。启动更容易。启动更容易。效率比用单一电阻从高压总线上取出电压的方式效率比用单一电阻从高压总线上取出电压的方式高得多。高得多。2024/5/9 周四28.IR2153 典型应用电路典型应用电路2024/5/9 周四29.IR公司用于电子镇流器的公司用于电子镇流器的高压驱动控制芯片高压驱动控制芯片 IR2156 2024/5/9 周四30.IR2156
15、功能介绍功能介绍集成的单片式电子镇流器控制驱动芯片集成的单片式电子镇流器控制驱动芯片.预热频率可编程预热频率可编程.预热时间可编程预热时间可编程.内在触发轨道内在触发轨道.可编程过流保护可编程过流保护.运行频率可编程运行频率可编程.死区时间可编程死区时间可编程.直流总线欠压复位直流总线欠压复位.关断脚滞环特性关断脚滞环特性Vcc内部有内部有15.6V齐纳稳压二极管齐纳稳压二极管.微功率启动微功率启动(150uA).抗锁定和抗锁定和ESD保护保护.2024/5/9 周四31.IR2156内部框图内部框图2024/5/9 周四32.电子镇流器组成的结构框图电子镇流器组成的结构框图谐振电路谐振电路L
16、C提供触发高压提供触发高压.灯运行时电感限制灯的电流灯运行时电感限制灯的电流.控制控制IC检测灯的电流和功率并且调整半桥的驱动使之恒流或恒功率检测灯的电流和功率并且调整半桥的驱动使之恒流或恒功率.2024/5/9 周四33.IR2156的典型应用电路的典型应用电路2024/5/9 周四34.IR2156的启动的启动2024/5/9 周四35.IR2156 预热预热2024/5/9 周四36.灯丝预热特性灯丝预热特性 预热时灯丝发射电子预热时灯丝发射电子,减小灯启动时对灯丝的损坏减小灯启动时对灯丝的损坏.阴极预热到发出橘黄色的光阴极预热到发出橘黄色的光.检测阴极预热程度用测量灯丝的电阻的方法检测
17、阴极预热程度用测量灯丝的电阻的方法,使热态电阻与冷态电阻的比为使热态电阻与冷态电阻的比为4.5:1,最少为最少为4:1注意注意:白光是由于阴极两端电压过高使局部放电产生的白光是由于阴极两端电压过高使局部放电产生的,这样会影响灯的寿命这样会影响灯的寿命.灯启动时有蓝光是由于阴极预热不足灯启动时有蓝光是由于阴极预热不足.预热频率比运行频率更高预热频率比运行频率更高,以确保灯阴极两端没有足够的电压使灯管击穿以确保灯阴极两端没有足够的电压使灯管击穿.2024/5/9 周四37.IR2156 触发触发2024/5/9 周四38.触发失败的原因触发失败的原因即使灯管的阴极没有损坏的情况下也有很多原因使灯管
18、不能触发。即使灯管的阴极没有损坏的情况下也有很多原因使灯管不能触发。触发失败的原因主要有:过流或着是出现了硬开关现象。触发失败的原因主要有:过流或着是出现了硬开关现象。镇流器要有保护功能避免对灯管及自身的损坏。镇流器要有保护功能避免对灯管及自身的损坏。Big Voltage2024/5/9 周四39.IR2156的保护功能的保护功能当灯管移走时在插坐上会有很高的电压,处于安全的原因这时镇流器必须关当灯管移走时在插坐上会有很高的电压,处于安全的原因这时镇流器必须关闭闭.当灯管放回原地时镇流器应自动重启动。当灯管放回原地时镇流器应自动重启动。Big Voltage2024/5/9 周四40.IR2
19、156的保护功能的保护功能-DC欠压复位欠压复位当当DC总线电压过低时,灯管的输出级频率会接近总线电压过低时,灯管的输出级频率会接近或低于谐振频率,这样同样会造成硬开关,并破或低于谐振频率,这样同样会造成硬开关,并破坏半桥的开关。为了防止这种现象的发生,管脚坏半桥的开关。为了防止这种现象的发生,管脚VDC测量测量DC总线的电压,并在管脚总线的电压,并在管脚VDC上的电压上的电压低于低于10.9V时线性拉低管脚时线性拉低管脚CPH电压,这样使得电压,这样使得P沟道沟道MOSFET S4在在DC总线降压时关断,并使频总线降压时关断,并使频率向上提高到高于谐振点的一个安全的工作频率率向上提高到高于谐
20、振点的一个安全的工作频率 DC总线在频率移动时通过外部电阻总线在频率移动时通过外部电阻RBUS和内部和内部电阻电阻RVDC决定。通过拉低管脚决定。通过拉低管脚CPH,触发斜率也触发斜率也被复位。但被复位。但DC总线电压过低时,镇流器不进行触总线电压过低时,镇流器不进行触发,当发,当DC总线电压再次上升时,总线电压再次上升时,IC将进行自动再将进行自动再触发触发 2024/5/9 周四41.IR2156工作时序图工作时序图2024/5/9 周四42.IR2156 样品样品Compact ballastLinear Ballast2024/5/9 周四43.IR公司用于电子镇流器的公司用于电子镇流
21、器的高压驱动控制芯片高压驱动控制芯片 IR215712024/5/9 周四44.IR21571特点介绍特点介绍预热时间和频率可编程。预热时间和频率可编程。触发沿可控。触发沿可控。故障故障-击穿保护。击穿保护。过流保护。过流保护。欠压保护。欠压保护。更换灯管可重新启动。更换灯管可重新启动。过热保护。过热保护。死区时间可编程。死区时间可编程。综合的综合的600V电平转换门级驱动。电平转换门级驱动。VCC管脚内部稳压二极管钳位管脚内部稳压二极管钳位15.6V。微功率启动。微功率启动。所有管脚都有抗锁定和静电防护。所有管脚都有抗锁定和静电防护。2024/5/9 周四45.IR21571内部结构框图内部
22、结构框图2024/5/9 周四46.IR21571典型应用电路典型应用电路2024/5/9 周四47.IR21571 状态图状态图2024/5/9 周四48.IR21571 系统的优点系统的优点能够对各种类型的快速启动荧光灯控制。能够对各种类型的快速启动荧光灯控制。各种功能和保护措施给镇流器设计工程师提供了高度灵活各种功能和保护措施给镇流器设计工程师提供了高度灵活的设计方法。的设计方法。所须外围器件少。所须外围器件少。2024/5/9 周四49.IR21571样品样品 2024/5/9 周四50.IR公司用于电子镇流器的公司用于电子镇流器的高压驱动控制芯片高压驱动控制芯片 IR21592202
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