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[導(dǎo)讀]與傳統(tǒng)的白熾燈相比,緊湊型熒光具有發(fā)光效率高、節(jié)能效果好、壽命長、體積小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。而在市場方面,緊湊型熒光更是具有廣闊的前景。根據(jù)Datapoint Research研究

與傳統(tǒng)的白熾燈相比,緊湊型熒光具有發(fā)光效率高、節(jié)能效果好、壽命長、體積小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。而在市場方面,緊湊型熒光更是具有廣闊的前景。根據(jù)Datapoint Research研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),全球有20%-25%的電力用于照明,到2012年,全球節(jié)能燈泡的銷量將超過50億只。同時(shí)中國發(fā)改委已經(jīng)出臺相關(guān)的政策,預(yù)計(jì)將在10年內(nèi)禁用(禁售)白熾燈。隨著白熾燈逐漸退出照明市場,人們急需一種新的節(jié)能照明方案來滿足消費(fèi)者的各項(xiàng)要求,在這種形勢下,CFL和LED必將開創(chuàng)一個(gè)新的照明時(shí)代。不過,對于普通消費(fèi)者來說,受其成本和壽命等方面的影響,LED在短時(shí)間內(nèi)還無法廣泛普及。在巨大的市場需求下,可以預(yù)計(jì),CFL將會成為當(dāng)下照明市場的主宰。

但如何才能讓熒光燈的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致,這就引出了電子鎮(zhèn)流器的概念。早期的CFL電子鎮(zhèn)流器多采用變壓器和晶體管等分離元件組成,這種驅(qū)動方式存在諸多缺點(diǎn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,專用驅(qū)動IC逐漸興起。本文以恩智浦半導(dǎo)體(NXP)的不可調(diào)光驅(qū)動IC UBA2211為例,介紹了CFL驅(qū)動IC的工作原理、電路設(shè)計(jì),并給出了測試結(jié)果。

CFL驅(qū)動設(shè)計(jì)

UBA2211組成的CFL典型驅(qū)動電路如圖1所示,鎮(zhèn)流器輸入電壓為交流220V,輸入功率12W。

整個(gè)系統(tǒng)由整流濾波電路、控制電路和燈諧振電路三部分組成。

整流濾波電路由四個(gè)二極管1N4007、CBUF和LFILT組成,它能將220V交流輸入整流濾波為310V( )左右的DC電壓。輸入端的RFUSE為浪涌抑制電阻,主要用于抑制啟動時(shí)所產(chǎn)生的浪涌電流。控制電路由UBA2211組成,主要實(shí)現(xiàn)對燈絲的預(yù)熱、點(diǎn)火和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)電流的控制。諧振電路由CLA和LLA組成,主要為燈絲點(diǎn)火提供高壓脈沖。

1.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)

UBA2211是整個(gè)電路的核心器件,為便于后文的分析,本文首先對UBA2211的一些結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的介紹。UBA2211是一款CFL專用驅(qū)動IC,它采用雙列直插封裝(DIP8)和14腳塑料小型封裝(SO14)兩種封裝。。

2.啟動階段

上電后,電路進(jìn)入啟動狀態(tài),此時(shí)上橋HS關(guān)斷,下橋LS導(dǎo)通。內(nèi)部電流源(1mA)對VDD上電容CVDD和FS腳上電容進(jìn)行充電,內(nèi)部電路進(jìn)行復(fù)位。此時(shí),RC和SW將會進(jìn)行接地處理。一旦VDD>VDD(start)(典型為11V),而且此時(shí)未激活過溫保護(hù)(OTP),電路便結(jié)束啟動狀態(tài)。注意:一旦VDD

3.預(yù)熱階段

當(dāng)VDD>VDD(start)且OTP未激活,電路進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài),在預(yù)熱狀態(tài)下,VDD電源由dvdt充電泵提供(見圖2)。此時(shí)SW腳上電容被Isweep充電,半橋電路開始振蕩,其振蕩信號如圖3所示,初始振蕩頻率為工作頻率的2.5倍,在預(yù)熱過程中會逐漸下降到正常的工作頻率。在預(yù)熱狀態(tài)下,電路對燈絲進(jìn)行預(yù)熱處理,以減少燈絲啟動時(shí)的損耗,延長燈的使用壽命。外部電阻RSENSE用來檢測預(yù)熱電流,使得RSENSE的峰值電壓等于內(nèi)部參考電壓Vref(prht)(0.5V)。預(yù)熱時(shí)間由外部電容CSW來設(shè)定,一旦CSW上電壓下降到VSW(prht)時(shí),電路結(jié)束預(yù)熱,如圖4所示。

4.點(diǎn)火階段

燈絲預(yù)熱結(jié)束后,頻率開始下降,一旦頻率達(dá)到諧振頻率,在燈兩端LC上發(fā)生串聯(lián)諧振,產(chǎn)生一個(gè)600-1200V的高壓將燈管擊穿,完成對燈絲點(diǎn)火。正常運(yùn)行下,RMS控制被激活,通過控制燈絲電流的RMS值,可以將IC損耗和IC溫度控制在恒定值。

電路在運(yùn)行過程中,UBA2211內(nèi)部提供了一個(gè)死區(qū)時(shí)間(圖3中的tno),防止上橋和下橋功率開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通。UBA2211還提供過溫保護(hù)(OTP)、冷啟動下最小輝光放電控制、防飽和保護(hù)和容性模式保護(hù)。

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