引言

　　目前，電子節能燈已進入千家萬戶和樓堂館所。國產電子節能燈中的電子鎮流器，大多都采用分立元器件裝配，優點是電路簡單、成本低，但需使用磁環式驅動變壓器，并且不帶預熱和調光" title="調光">調光功能，因此性能不佳、可靠性差、容易損壞。由于鎮流器和節能燈是一體化的，一旦電子鎮流器損壞，未損壞的燈管也就被扔掉，造成極大的浪費。如果在設計中采用IR公司最近推出的調光鎮流器" title="調光鎮流器">調光鎮流器控制器IRS2530D單片IC，則可以彌補使用分立元器件帶來的不便。

　　1 IRS2530D的主要性能和特點

　　IRS2530D集成了調光鎮流器控制和半橋" title="半橋">半橋驅動器，采用8引腳DIP封裝。IRS2530D引腳l(VCC)上的電源電壓被內部齊納二極管鉗位在15．6V，啟動電流為250μA，最大電源電流為5mA。IC半橋高端引腳7(HO)和低端引腳5(LO)上的兩個驅動器輸出死區(即非交疊)時間被固定在2 μ S，輸出源電流為180mA，輸出灌入電流為260mA，輸出高電平(以地作參考)電壓為VCC。在IC壓控振蕩器輸入端引腳4(VCO)上的電壓為0～6V，輸出最高頻率fmax=115kHz(VVCO=0V)，最低頻率fmin=(34．2±2．2)kHz(Vvco=6V)。

　　IRS2530D采用簡單燈電流調光控制方法，燈絲預熱時間可編程，采用波峰因數" title="波峰因數">波峰因數(燈電流峰值與平均值之比)檢測執行過電流保護，同時還提供非零電壓開關保護，而不需要半橋電流傳感電阻和保護電路。

　　2 基于IRS2530D的節能燈調光鎮流器

　　1)電路拓撲

　　一種基于IRS2530D的螺旋型緊湊熒光燈(CFL)調光電子鎮流器電路如圖1所示。

　　在圖1中，BR1為橋式整流器，CF、LF和CBUS組成濾波電路，IRS2530D和VTl、VT2等組成半橋逆變器電路，LRESA和CRES等組成諧振輸出級，RCS、RFB和CFB為燈電流感測和反饋網絡，VDCP1、VDCP2、CSNUB等組成電荷泵" title="電荷泵">電荷泵輔助電源，RVCC1、RVCC2為啟動電阻，CVCC1為啟動電容、CVCC2用作高頻濾波，RLIM1、RLIM2：為限流電阻。

　　2)電路運行時序和工作原理

　　(1)電路啟動和IC電源

　　接通AC市電電源，全波整流濾波電路輸出約300V的DC總線電壓VBUS，VBUS通過啟動電阻RVcc1／Rvcc2對電容Cvcc1(1μF)充電。當IC引腳VCC上的電壓超過12．5V的門限時，VCC腳導通，引腳HO和LO產生驅動輸出而開始振蕩。半橋一旦產生輸出，引腳VCC則由VDCP1(18V／0．5w)、CSNUB(1nF／lkV)和VDCP2組成的電荷泵并經限流電阻RLIM1、RLIM2：(均為10Ω)供電，這樣可以減小啟動電阻上的損耗。CVCC1，值應足夠大，引腳VCC在接收電荷泵輸入電流時不能降至欠壓鎖定(UVLO)關斷門限(10．5V)以下。

　　當半橋低端MOSFET(VT2)導通時，引腳VCC上的電壓經內部自舉MOSFET對引腳VB與VS之間的自舉電容CBS充電，充電電流經VT2流入到地。當CBs上的充電電壓超過9V時，IC高端驅動器使能，驅動VT1導通。當VT1導通時，VT2截止。在高端驅動器導通時，CBS放電。一旦CBs上的電壓低于8V，VT1截止，而VT2再次導通。如此周而復始，VTl和VT2交替導通，在半橋中間點(引腳6)輸出高頻方波脈沖，經輸出級為燈管供電。

　　(2)燈絲預熱／燈管觸發

　　IC一旦啟動，在引腳4(VCO)內部的一個50μA的快速啟動電流和一個1μA的電流源對外接電容cPH充電，鎮流器輸出最高頻率fmax開始對燈絲預熱，VCO腳上的電壓Uvco迅速升至0．85V。一旦UVCO達到0．85V，IC內部的50μA電流被切斷，只有1μA的電流源對VCO腳上的電容充電，UVCD緩慢上升(見圖2(a))，頻率從fmax開始線性降低見圖2(b))。諧振電感器LRESA的兩個輔助繞組LRESB、LRESC為燈絲預熱繞組，為燈絲提供預熱電壓。LRESB、CH1和LRESC、CH2為帶通濾波器，在燈點亮之后，燈絲預熱電壓被衰減，以減小燈絲上的熱量損耗。

　　當鎮流器輸出頻率接近或達到輸出級高Q值的諧振頻率時，燈絲預熱結束(預熱時間由CpH設置)，LRESA和CRES等發生串聯諧振，在CRES上產生一個足夠高的電壓使燈管觸發而點亮。一旦燈管被點亮，IC則進入調光模式。如果燈未被點亮，UVCO將超過4V，IC則進入故障模式并關閉其輸出，芯片僅消耗250μA的電流。

　　為保證頻率下降斜坡通過諧振以對燈點火，最低頻率fmin應低于鎮流器輸出級高Q值的諧振頻率，如圖3所示。

　　(3)調光模式

　　l～10V的DC調光輸入電壓經電阻分壓器RDIM1／RDIM2輸入到IC的引腳3(調光端DIM)。與燈下端燈絲連接的燈電流傳感電阻RCS上產生的交流電壓經RFB和CFB也耦合至IC的DIM腳。在DIM腳上的(DC+AC)電壓通過控制環路調節，使AC電壓谷值在COM(地)電平上。當DIM腳上的DC參考電壓減小時，AC電壓谷值被延伸到COM電平之下。為減小燈電流使燈光變暗，調光控制電路將提高鎮流器頻率，以增加LRESA的阻抗(z=2πfLRESA)直到AC電壓谷值恢復到COM電平之上。為了提高燈亮度電平，當DIM腳上的DC參考電壓減小時，AC電壓谷值將在COM電平之上，調光控制電路將降低鎮流器頻率，以增加燈電流，直到DIM腳的AC電壓谷值再回到COM電平上。采用這種燈電流閉環控制調光方法，可以使AC燈電流峰一峰值被調節到期望的數值上。

　　(4)非ZVS保護

　　如果系統操作太接近或進入諧振容性側，將出現非ZVS容性模式轉換，在半橋MOSFET中會產生高幅度的大電流，很可能使MOSFET損壞。為防止這種情況發生，引腳6(VS)內部的感測電路在低端LO輸出前沿上檢測VVS電壓。如果VVS>4．5V，非ZVS控制電路將提高鎮流器頻率，直到恢復到ZVS。

　　(5)波峰因數(CF)過電流保護

　　當流過MOSFET的峰值電流超過平均電流的5．5倍(即CF>5．5)時，意味著燈絲失效，或者燈管未接入，或者燈變為去激活，諧振電感器LRESA將出現飽和。IC在此情況下會進入故障保護模式，并自行關閉。

　　(6)故障模式

　　在故障期間，IC內部故障鎖存器置位，HO關斷，L0開路，IC僅消耗250μA的電流。如果等未接入，電阻RLMP1和RLMP2將會把引腳LO上的電壓拉高到8．75V以上，IC則退出故障模式而進入UVLO模式。當接上燈管時，引腳LO上的電壓將被拉低到8．75V以下，于是IC退出UVLO模式而進入預熱／觸發模式。

　　3)主要元件的選擇

　　(1)啟動電阻RVCC1／RVCC2的選擇引腳Vcc上的導通門限是12．5V，啟動電流為250μA，若AC線路電壓VAC=220V，啟動電阻

　　值則為

　　可選取Rvccl=Rvcc2=620kΩ。

　　(2)預熱電容CPH值的確定

　　CPH，用于編程燈絲預熱時間tPH，計算公式為

　　若預熱時間tPH=0．8s，CpH值為200nF。

　　(3)燈電流檢測電阻RCS的計算

　　在調光期間，若RMS燈電流為ILAMP(min)，在RCS允許的峰值電壓為0.1V?？紤]到反饋網絡對信號的衰減，宜附加一個5的倍乘因子，于是RCS值可按下式計算：

　　(4)輸出級元件的選擇

　　對于14～26W的節能燈，諧振電容CRES可選擇3.3nF或4.7nF，耐壓1kV。

　　諧振電感LRESA視燈的規格而定，其電感量約為2．5～3．3mH；其輔助繞組LRESB、LRESC與LRESA的匝數比通常為l：25，若LRESA線圈繞組是150匝，兩個輔助繞組則為6匝。

　　鎮流器其他元器件的選擇如表1所示。

　　4)PCR參考線路

　　鎮流器控制和半橋驅動器電路印刷電路板(PCB)參考設計見圖4。

　　3 結束語

　　推廣電子節能燈是實施綠色照明的重要內容，是節能減排的一項重要舉措。IR公司新推出的調光鎮流器控制器IRS2530D，僅需外加很少量的元件，就可以構建帶燈絲預熱、簡單燈電流調光、非ZVS保護、波峰因數檢測／過電流保護等功能的高性能和高可靠節能燈電子鎮流器。