电子镇流器专用控制芯片应用

High-Q
High-Q
Vout Vin
Low-Q
Ignition
Run Preheat Preheat
frequency VS
IL
!
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灯丝开路条件 (CS pin)
no hard switching at half-bridge which would damage or destruct power Mosfet
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灯的类型----HID 灯的类型
Type Metal Halide SOX HPS Metalarc Picture Typical Applications Auto headlamps/ Projection systems Street Lighting Street Lighting General purpose Lighting
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镇流器输出级
HO LO VBUS HO VS LO VIN time VIN ILph, ILign ILrun
0 t
VS
IL
For Half-Bridge
VIN = VBUS/2
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输出级简化模型
L Vin R C
半桥输出VIN是方波, R 代表灯, L 谐振电感 ， C 是谐振电容
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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， 的方案帮助设计者把握今天
低成本 减少了元件个数 加速了商品化时间， 加速了商品化时间，缩短了设计周期 尺寸小，重量轻 尺寸小， 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
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典型的电子镇流器方框图
输出级
EMI 滤波
整流
PFC
半桥
灯
Line
驱动
UVLO
灯故障
IR21571
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镇流器工作模式
V lamp
time I = IPH, V = VPH V = VIGN V = VRUN
Start
PH
IGN
RUN DIM
High-Q Low-Q
Ignition VS
Run Preheat IS1
fr(LQ) VS
fr(HQ)
IS2
!
IL
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在谐振点以下 (CS pin)
early detection of load fault
High-Q High-Q Low-Q
Ignition
Run
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预热波形
高低灯丝电流波形
高低灯丝电压波形
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触发波形
Preheat, and Ignition Ramp with 2 lamps crossed
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不触发故障条件 (CS pin)
no over-current, inductor saturation, damage or destruct half-bridge Mosfets
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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 的输出缓冲级可以减小输出级的 • 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 在门级驱动电路中减少 可以减低 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减少射频干扰对EMC 的减少可以不同程度的减少射频干扰对 问题有好处. 问题有好处 • 选择合适的门级电阻 减少 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. 将不会影响效率的
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最新灯和镇流器要求
标准 (CE, ENEC) IEC61000-3-2 (CE): 谐波抑制 EN60928: 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 可靠性/安规 安规: 可靠性 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
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IR公司用于电子镇流器的高压驱动控制芯片 公司用于电子镇流器的
IR2153
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IR2153---自振荡门级驱动 自振荡门级驱动IC 自振荡门级驱动
RT
VB R + R R + R/2 + R/2 LOGIC DEAD TIME DELAY 15.6V LO S Q Q VCC DEAD TIME PULSE GEN
VBUS +
LRES:B
2V
VCC
1M CH1
CRES 1N4148 SD 1M 680K
0.47uF
LRES:C CH2
暗光检测
Lamp can extinguish and remain unlit. Entire room will be dark after a brown-out occurs.
2V in A
1 Mohm 660 Kohm
CRES
0V
100nF
SD
A
REOL4
in the SD pin 2V
100pF
Inside the IR2167
SD pin Voltage
3V 2V 1V 3V 2V 1V 3V 2V 1V 3V 2V 1V
Lamp Voltage
Vspec Vspec + 30% Vspec + 30% 0V
HV LEVEL SHIFT
Q PULSE FILTER R S VS HO
CT
UV DETECT
COM
• di/dt 抑制电路 •微功率启动 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 最高600V的偏制 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.
f PH − f IGN ≥ 10 KH
V PH ≤ V PH
I IGN ≤ I
max
max
预热到触发期间) 预热到触发期间
(电感 电感/MOSFET等级 等级) 电感 等级 (减少损耗 减少损耗
max
I CATHRUN ≤ I CATH
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灯电压
预热，触发和运行时的灯电压
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方案模型和灯的工作点
Vout Vin
High-Q Low-Q
Ignition
Run Preheat
fr(LQ)
fr(HQ)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Frequency
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
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IR公司 公司
电子镇流器 专用控制芯片介绍
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灯的类型----荧光灯 灯的类型 荧光灯
Type T2 (2/8”Dia) T5 (5/8”Dia) T8 (8/8”Dia) T12 (12/8”Dia) Circline CFL
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Picture
Typical Applications LCD backlighting, and accent lighting Accent lighting, and Low profile lighting General Purpose Lighting (T12 replacement type) As for T8 General purpose lighting Commercial and residential lighting, replacement for incandescent
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照明市场倾向
• 节能，功率因数校正，谐波 节能，功率因数校正， – 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 家禁止使用 • 灯的新类型 – 要求预热（T5）和电子镇流器（CFL） 要求预热（ ）和电子镇流器（ ） • 时尚的照明控制 调光 多路电子镇流器 可寻址电 时尚的照明控制: 调光, 多路电子镇流器, 子镇流器, 宽范围输入。 子镇流器 宽范围输入。
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IR公司推出的适合电子镇流器的高压 公司推出的适合电子镇流器的高压IC 公司推出的适合电子镇流器的高压
• IR215x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. 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. 系列的所有产品内部都集成了 高压半桥驱动电路 • IR2153: 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. 的基础上改进的新型镇流器控制驱动芯片 • IR2156: 预热频率 运行频率可编程的控制驱动芯片 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. 功能丰富的镇流器控制驱动芯片 • IR21592/3: 可调光镇流器控制驱动芯片. 可调光镇流器控制驱动芯片 镇流器控制驱动芯片 • IR2166：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 ：经济型功能齐全内部集成 控制的高端产品， 控制的高端产品 低30% • IR2167: 操作条件可编程 有各种保护功能 内部集成 操作条件可编程,有各种保护功能 内部集成PFC控制的高端产品 有各种保护功能,内部集成 控制的高端产品
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0V
0V
0V
-Vspec - 30% Vspec = VpK in the spec of the lamp
-Vspec - 30%
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灯检测和自动重启动 (SD pin)
Lamp exchange and restart without re-setting mains voltage
设计要求与约束
不调光灯的要求
•预热电流 预热电流 V lamp • 预热电压 • 触发电压 • 运行灯功率 • 运行灯电压
I = I PH V = V PH
V = V IGN
V = V RUN
time
软启动
预热
触发
运行或 调光
不调光设计约束
f RUN ≥ 40 KH
Z
z
(红外线 红外线) 红外线 (公差 公差) 公差
Ignition
Ignition
Preheat Run
Run Preheat
fr(LQ)
fr(HQ)
fr(LQ) fr(HQ)
!
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到达灯寿时间条件下
no over-heating of lamp filaments. Glass can melt and fall out of fixture. High current spikes in the half-bridge which can damage and destroy power Mosfet
Ignition
Preheat Run Preheat
VS fr(LQ) VS IL fr(HQ)
fr(HQ)
IS1 IL
!
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靠近谐振点条件下 (CS pin)
no hard switching for load fault
High-Q Low-Q
High-Q Low-Q