摘 要： 介紹一種新型的功率MOSFET驅(qū)動集成電路IR215X，并給出了使用該芯片的熒光燈電子鎮(zhèn)流器實際應(yīng)用電路。
關(guān)鍵詞： 電子鎮(zhèn)流器 功率MOSFET驅(qū)動電路 功率因數(shù)校正
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目前國內(nèi)生產(chǎn)的熒光燈電子鎮(zhèn)流器在驅(qū)動功率MOSFET時絕大部分采用驅(qū)動變壓器式的半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩支功率MOSFET管在驅(qū)動變壓器的作用下交替導(dǎo)通給燈管提供電流，開關(guān)頻率由L－C共振頻率決定。盡管這種代表性的電路已經(jīng)在電子鎮(zhèn)流器中應(yīng)用了許多年，但存在著以下幾個缺點：(1)電路本身不能自啟動，通常的方法是在低側(cè)功率MOSFET管柵極加上雙向觸發(fā)二極管，從而在電路接通瞬間觸發(fā)低側(cè)功率MOSFET管；(2)由于驅(qū)動變壓器的存在，限制了電子鎮(zhèn)流器的進一步小型化；(3)驅(qū)動變壓器的生產(chǎn)成本高，在大規(guī)模生產(chǎn)中很難降低成本。
為了解決以上缺陷，IR公司生產(chǎn)出低成本的IR215X系列控制集成電路，取代了傳統(tǒng)的變壓器驅(qū)動方式。IR215X系列芯片為高壓、高速功率MOSFET或IGBT驅(qū)動集成電路，可驅(qū)動高側(cè)和低側(cè)MOSFET或IGBT，能夠提供高達(dá)600V的直流偏置電壓，具有自振蕩或外接同步振蕩功能，振蕩頻率的設(shè)置和CMOS555定時芯片類似，由定時元件RT和CT決定：
其中，RS為芯片內(nèi)部定時電阻。芯片內(nèi)部設(shè)有死區(qū)時間控制，死區(qū)時間通常設(shè)為1.2μs，以免高低側(cè)在交替導(dǎo)通時刻產(chǎn)生直通現(xiàn)象。
IR215X系列芯片有IR2151、IR2152、IR2153和IR2155。IR2155具有更大輸出容量，能驅(qū)動1000pF的容性負(fù)載，開通時間為80ns，關(guān)斷時間為40ns，RS為150Ω；IR2151的開通時間為100ns，關(guān)斷時間為50ns，RS為75Ω；IR2152的參數(shù)和IR2151相同，但芯片的RT端和LO端相位相反。IR2153的開通時間為80ns，關(guān)斷時間為35ns，RS為75Ω，并具有輸出關(guān)斷功能，輸出關(guān)斷滯后時間為660ns。圖1為IR215X的典型應(yīng)用電路。
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圖2為40W熒光燈電子鎮(zhèn)流器的實際應(yīng)用電路，只需對輸出部分稍加改動就可以應(yīng)用到雙40W熒光燈中。電路中C1和T1組成EMI濾波器，它既可以減小鎮(zhèn)流器對電網(wǎng)的干擾，又可以防止其它電器設(shè)備對鎮(zhèn)流器造成干擾。D1～D4組成橋式整流器，C2、C3、D5～D7和R1組成無源功率因數(shù)校正電路，電路的功率因數(shù)可達(dá)到0.95以上，輸入電壓范圍為180～280V。一般情況下無源功率因數(shù)校正電路的峰值因數(shù)(CF)很高(大于2.1)，這將直接影響燈的使用壽命，燈管生產(chǎn)商推薦電路的峰值因數(shù)不應(yīng)大于1.7，為了保證在功率因數(shù)校正的同時能夠降低電路的峰值因數(shù)，電路采用了閉環(huán)控制方法。由T2檢測燈工作電流的變化，經(jīng)D13、C10和R6控制IR2151的定時電容C8的偏置電壓，從而控制IR2151的輸出頻率，達(dá)到控制輸出功率的目的。D9、D10起溫度補償作用。燈絲預(yù)熱功能由Q3、R4和C9完成，預(yù)熱時間由R4、C9時間常數(shù)決定。在電源接通后，由于Q3開路，定時電容的偏置電壓較高，輸出頻率也較高，隨電容C9充電，Q3的門電壓不斷升高，一旦Q3門電壓大于閾值電壓，Q3導(dǎo)通，定時電容的偏置電壓降低，從而輸出頻率降低，燈正常啟動并進入電流閉環(huán)工作狀態(tài)。在電流閉環(huán)工作狀態(tài)下電路的峰值因數(shù)約為0.68，完全滿足燈的使用要求。由于該電路使用了成本很低的無源PFC校正電路，大大降低了電子鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)成本。
參考文獻
1 Peter N.Wood.Fluorescent Ballast Design Using Passive PFC and Crest Factor Control.IR Application Notes，
1998：AN998
2 Jonathan Adams.Bootstrap Component Selection for Control IC＇s.IR Application Notes,1998:DT98－2