介紹IR2153電子鎮(zhèn)流器的預熱和無燈保護電路功能

引言

IR2153是美國IR公司專門為電子鎮(zhèn)流器開發(fā)的第2代半橋控制與驅(qū)動功率集成電路，其具有以下特點：

1）可同時驅(qū)動600V半橋電路中的上下兩個功率器件；

2）單電源供電，內(nèi)置15.6V穩(wěn)壓管；

3）低功耗啟動；

4）R、C實現(xiàn)頻率控制；

5）低溫度系數(shù)；

6）Ct端可實現(xiàn)關斷功能；

7）欠壓保護滯環(huán)；

8）靜電儲存放電（ESD）保護。

圖1是用IR2153實現(xiàn)的簡易電子鎮(zhèn)流器電路原理圖。該電路的振蕩頻率由式（1）確定。

由于圖1電路中的RT、CT一定，因此頻率不可調(diào)。為保證熒光燈可靠觸發(fā)，頻率點必須設定在靠近負載電路的諧振點，以產(chǎn)生足夠的觸發(fā)電壓。圖2是該鎮(zhèn)流器啟動時燈兩端的電壓波形（上），以及電壓波形的擴展（下）?？梢钥闯?，燈是在鎮(zhèn)流器上電后立即啟動并被觸發(fā)的，燈兩端電壓高達2kV，因此沒有預熱過程，成為冷啟動，容易使燈管兩端發(fā)黑，降低燈的使用壽命。

為了克服這一弱點，本文介紹了一種方法，只需要少數(shù)元器件就可以實現(xiàn)預熱和利用CT端關斷功能實現(xiàn)無燈時的保護。

電路原理

串聯(lián)開關電容法預熱

原理如圖3所示。

CT1、CT2和CT3三個電容串聯(lián)作為輸出頻率的定時電容，并且通過小信號MOS管（S3、S4）控制振蕩電容的切換，使IR2153振蕩頻率從高到低變化，從而實現(xiàn)從預熱到觸發(fā)的過程。

當VCC電壓上升時，由于Rd、Cd延遲電路的作用，當A點電壓未到DZ2、DZ3鉗位電壓時，S3、S4不導通。因此CT1、CT2、CT3串聯(lián)，IR2153的振蕩頻率為：

這里忽略了MOS管的結電容。因為3個電容串聯(lián)，所以振蕩頻率很高，遠離電路諧振點，加在燈兩端的電壓很小。如圖4中所示T1時間段。

因為DZ3的閾值電壓低于DZ2，當A點電壓繼續(xù)上升，并超過DZ3和S4柵極閾值電壓之和時，S4先導通，將CT3旁路。振蕩頻率降至f2，進入預熱過程。

預熱時間可以由Rd、Cd控制。預熱電壓和電流可以通過控制電容CT2來實現(xiàn)。如圖4所示T2時間段。當A點電壓進一步上升，超過DZ2和S3柵極閾值電壓之和時，S3導通，旁路CT2，振蕩頻率再次降低到f3，并接近電路諧振頻率，使燈兩端電壓提高，達到觸發(fā)燈的目的。如圖4中T3時間段。f3也是正常工作頻率，其工作頻率為：

至此，就實現(xiàn)了預熱、觸發(fā)和運行的全過程，使燈以最低的電壓觸發(fā)，提高了燈的使用壽命。

無燈保護間歇振蕩法

IR2153為低功耗啟動設計。啟動時用降壓電阻從直流母線上取供電電壓。啟動后，從負載端采用電容饋電法維持IR2153的供電，如圖3中的C5、DZ3和D5電路。當無燈負載時，電容饋電電路開路，無法給IR2153供電，只能從降壓電阻供電。當IR2153啟動后，功耗增加，R1上壓降增加，Vcc下降。當Vcc下降到欠壓值下限Vccuv－時，IR2153停止工作。這時，IR2153功耗又減小，R1壓降也減小，Vcc開始上升。當Vcc上升到欠壓值上限Vccuv＋時，IR2153又開始工作，Vcc又會因為IR2153功耗增加而再次下降到欠壓值下限，又停止工作。這樣重復就形成了圖5給出的間歇工作狀態(tài)。這樣可以減小功率MOS管在空載時對容性負載驅(qū)動的功耗，使功率管結溫低于最大結溫，提高了鎮(zhèn)流器的壽命。

結語

本文中采用的串聯(lián)開關電容法和空載間歇振蕩法，只需要少數(shù)的元器件，就實現(xiàn)了燈的預熱和降低了無燈負載時的功率管開關損耗，從而大大提高了燈的壽命和鎮(zhèn)流器的壽命，是一種低成本方案。