电子镇流器控制器IR2520原理及应用

压，ＩＣ外部的二极管ＤＣＰ１、ＤＣＰ２和电容ＣＣＰ组成的电荷泵电路可用于为ＩＣ低端驱动电 路提供工作电压。ＩＣ启动之后，ＬＯ脚上的驱动输出首先使功率开关Ｍ２导通，然后由ＶＣＣ通过 自举二极管对自举电容充电。当ＣＢＯＯＴ上的电压超过９Ｖ时，ＩＣ高端驱动器被使能。而在高端 与低端驱动器之间的１．５μ ｓ死区时间内，控制电路可用于保证半桥高端开关Ｍ１和低端功率开关 Ｍ２不会发生直通。 ３．２ 频率扫描模式 一旦ＶＣＣ脚上电压超过１３．２Ｖ，ＩＲ２５２０将进入频率扫描模式。此时，ＩＲ２５２０内部 的电流源将对ＶＣＯ脚外部电容ＣＶＣＯ充电，从而使脚ＶＣＯ上的电压从０Ｖ线性增加，同时使Ｖ ＣＯ振荡从最大值开始线性降低。当频率降至镇流器输出级ＬＣ串联谐振频率时，ＬＣ电路发生谐振 并产生高压将灯点亮。只要灯启动成功，ＶＣＯ脚上的电压将一直升高到５．２Ｖ，频率ｆ则降至最 小值ｆＭＩＮ。当ＶＶＣＯ超过２Ｖ以后，ＺＶＳ和波峰因数峰值电流与平均值电流之比值检测 均被使能。当ｆ与ｆＭＩＮ相等时，ＦＭＩＮ脚上的电压ＶＦＭＩＮ为５．１Ｖ。 ３．３ 正常运行模式 在灯点火之后，镇流器输出级变为低Ｑ值ＲＣＬ电路，此时ＶＶＣＯ被限制在５．２Ｖ，频率降至ｆ ＭＩＮ，实际上，这时的最低工作频率即是灯正常燃点时的工作频率。该状态下的灯功率由谐振电感 (扼流圈ＬＲＥＳ） 、 谐振电容(灯启动电容ＣＲＥＳ） 、 ＤＣ总线电压ＶＢＵＳ和ｆＭＩＮ共同确定。 如果发生非ＺＶＳ，即在死区时间内也就是两个开关Ｍ１与Ｍ２之间的非交迭时间(电压不能回落 到零（在低端开 关Ｍ２导通之前， 会有一个电压横 跨低端开关）。 ＩＣ脚ＶＣＯ上 的电压ＶＶＣＯ 将因外部电容Ｃ ＶＣＯ的充电电 流减小而降低， 从而引起频率升 高。通过ＶＳ感 测和自适应ＺＶ Ｓ控制逻辑可使 ＩＣ自动保持Ｚ ＶＳ操作。由图 可知，ＶＣＯ脚 外部电容ＣＶＣ Ｏ的充电电流受 该脚内部ＭＯＳ 晶体管控制，进 而控制ＶＣＯ脚 上的电压和振荡 频率。
当ＩＣ外部高端开关Ｍ１接通时，ＩＣ脚ＶＳ上的电压即为ＤＣ干线电压。ＩＲ２５２０的６００Ｖ 高压工艺允许ＶＳ脚进行精密测量，并能承受ＤＣ干线高压。 ３．４ 故障模式 如果灯点火期间出现故障，灯电压和输出级电流都会增加，直到扼流圈饱和或进入电容性开关模式。 ＩＲ２５２０无需外部电流传感元件，而是利用低端ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２)的导通电阻ＲＤＳｏｎ 并通过ＶＳ脚来感测半桥电流。 如果在ＬＯ的７０个开关周期内， 也就是在低端开关Ｍ２导通期间， 电流波峰因数超过３， 那么， ＩＣ将进入故障模式， 并使两个栅极驱动器均输出低电平， 从而使Ｍ１、 Ｍ２均截止。 若灯丝开路，半桥将发生硬开关，并通过波峰因数电路检测。在故障发生约７０个周期之后，ＩＣ进 入故障模式，半桥截止。为使ＩＣ复位到频率扫描模式，ＶＣＣ必须从内部欠压锁定（ＵＶＬＯ)门 限以下（＜１０．５Ｖ)再回复到ＵＶＬＯ以上（＞１３．２Ｖ)。 图３给出了ＩＲ２５２０的运行状态和工作流程。
源自文库
由ＩＲ２５２０组成的紧凑型荧光灯ＣＦＬ电子镇流器电路如图２所示。 该镇流器的ＡＣ输入电 压可从１８０Ｖ直到２７０Ｖ，输出端可配接７～３２Ｗ的灯管。 图２中，Ｆ１为浪涌电流 限制电阻，ＢＲ为桥式整流器，Ｃ１和Ｌ１组成ＬＣ滤波电路，ＩＲ２５２０和外部元件组成半桥变 换器， ＤＣＰ１、 ＤＣＰ２和ＣＣＰ组成电荷泵电路， ＬＲＥＳ和ＣＲＥＳ等组成ＬＣ串联谐振网络。 由于Ｃ２＝Ｃ３ＣＲＥＳ，因此，ＬＣ谐振电路频率ｆ０主要由ＬＲＥＳ和ＣＲＥＳ决定ｆ０≈１ ／２π √ＬＲＥＳ ＣＲＥＳ 。当ＬＲＥＳ和ＣＲＥＳ发生串联谐振时，ＣＲＥＳ上产生的高压脉冲 施加到灯管上，即可使灯管击穿而点亮。一旦灯被启动，ＬＲＥＳ只起稳流作用。 下面对图２中各部分的主要功能作以说明： ３．１ 欠压锁定（ＵＶＬＯ)模式 当图２中的启动电路工作时，流过启动电阻ＲＳＵＰＰＬＹ的电流将对启动电容ＣＶＣＣ进行充电， 并使ＣＶＣＣ上的电压逐渐升高。在ＶＣＣ脚电压达到启动门限电平１３．２Ｖ之前，电源电流ＩＱ ＣＣ约为１５０μ Ａ，ＩＣ脚３和脚４上的电压ＶＦＭＩＮ和ＶＶＣＯ均为０Ｖ，半桥截止。一旦脚 ＶＣＣ上的电压超过１３．２Ｖ，ＩＣ将导通并开始振荡。 图2 ＩＣ内自举二极管和ＶＢ脚与ＶＳ脚之间的电容ＣＢＯＯＴ可用于决定ＩＣ内高端驱动器电路的电
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IR2520 是自适应镇流器控制器与 600V 半桥驱动器单片 IC，可用来驱动半桥配置中的荧光灯。文中介 绍了 IR2520 的主要特点和基本原理，给出了它的典型应用电路。 关键词：自适应镇流器；控制／半桥驱动器；IR2520 １ 引言 国际整流器公司ＩＲ、 飞利浦公司和意法半导体公司ＳＴ是生产荧光灯电子镇流器控制芯片 和功率器件的三大著名厂商。ＩＲ２５２０是ＩＲ公司继ＩＲ２１５６、ＩＲ２１５７１、ＩＲ２１ ５９３、 ＩＲ２１６６和ＩＲ２１６７之后推出的又一款自适应零电压开关ＺＶＳ镇流器控制器。 它采用８脚ＰＤＩＰ封装（ＩＲ２５２０Ｄ)和８脚ＳＯＩＣ封装（ＩＲ２５２０Ｓ)，由于ＩＲ公司 已在该芯片内集成了自适应镇流器控 制器和６００Ｖ半桥驱动器。因而可 方便地驱动３０Ｗ以下紧凑型荧光灯 ＣＦＬ（俗称节能灯)。ＩＲ２５２０ 的主要特点如下： ●集成有６００Ｖ的半桥驱动器、高 压自举二极管及１５．６Ｖ的ＶＣＣ 齐纳箝位二极管； ●内置０～５Ｖ ＤＣ电压控制振荡 器； ●由于采用自适应ＺＶＳ技术，故器 件功耗很小； ●具有波峰因数检测过电流保护功能， 可省去外部电流感测电阻； ●最小频率正常燃点时的工作频率 可编程； ●启动电流很小（１５０μ Ａ)。 ２ 结构功能及工作参数
ＩＲ２５２０芯片的内部电路组成如图１所示。表１列出了ＩＲ２５２０的引脚功能。ＩＲ２５２０ 的推荐工作条件如表２所列。在表２中，ＶＣＣＵＶ＋１３．２Ｖ是Ｖｃｃ导通门限电压；ＶＣ
ＬＡＭＰ(１５．６Ｖ）为ＶＣＣ齐纳箝位电压。 表 1 IR2520 的引脚功能 引 脚 1 2 3 4 5 6 7 8 表 2 推荐工作条件 符 号 Vcc Icc RFMIN Vvco Tj ３ 应用电路 参数定义 电源电压 电源电流 最低频率设定电阻 VCO 脚电压 结温 最小值 VCCUV+ 6 10 0 -25 最大值 VCLAMP 10 100 5 125 单 位 V mA kΩ V ℃ 名 称 Vcc COM FMIN VCO LO VS HO VB 功 能 电源电压 IC 信号和电源地 最小频率设定 电压控制振荡器输入 低端栅极驱动器输出 高端浮置电源回复 高端栅极驱动器输出 高端栅极驱动器浮置电源