中心議題：

• 可調光節能燈電子鎮流器設計
• 高壓隔離結IC技術在電子鎮流器中的應用
• 智能功率技術的熒光燈驅動電路技術

解決方案：

• 使高端及低端的驅動功能融合於單一芯片內
• 標準555時基電路與高端和低端半橋驅動器結合在一起
• 采用固定頻率半橋拓撲驅動線性熒光燈管

當今
，節能潛力最大的領域包括照明係統和電機及電子產品。上述三個領域都能夠節能降耗：采用電子鎮流器替代磁性鎮流器可以將照明係統的功耗降低25％；采用微控製器和功率半導體對電機進行控製，可以將電動設備的功耗降低20％至30％
；在空調係統中配備變頻器可以使其能源效率提升30％到40％
，以及家用電器領域，采用電磁灶替代電爐可以節約25％左右的電能。

由you上shang述shu可ke知zhi，其qi中zhong照zhao明ming係xi統tong鎮zhen流liu器qi應ying用yong是shi關guan係xi到dao節jie能neng是shi否fou有you效xiao的de重zhong要yao部bu件jian。為wei此ci
，本ben文wen將jiang對dui應ying用yong新xin型xing電dian子zi與yu熒ying光guang燈deng鎮zhen流liu器qi控kong製zhi技ji術shu與yu應ying用yong作zuo說shuo明ming。

勢在必行的新型可調光節能燈電子鎮流器設計

muqiansuizhenengyuanwentiriyiyanzhong，tiaoguangjishuzaizhaomingdeyingyongzhongdedaoleyuelaiyueguangfandeguanzhu。muqiandaduoshutiaoguangqiyikekongguiweizhu，zhezhongtiaoguangqizaichunzuxingfuzai(如白熾燈)時shi能neng很hen穩wen定ding地di工gong作zuo


，因yin為wei可ke控kong矽gui可ke以yi在zai正zheng弦xian波bo的de任ren意yi點dian被bei觸chu發fa導dao通tong直zhi到dao正zheng弦xian電dian壓ya接jie近jin零ling的de時shi候hou關guan斷duan。在zai這zhe樣yang的de係xi統tong中zhong，白bai熾chi燈deng可ke以yi很hen平ping滑hua地di實shi現xian從cong幾ji乎hu是shi0到100％的調光。而節能燈由於其發光效率高、無wu頻pin閃shan等deng優you點dian在zai很hen多duo場chang合he早zao已yi替ti代dai白bai熾chi燈deng。但dan是shi由you於yu節jie能neng燈deng的de負fu載zai特te性xing
，在zai應ying用yong於yu調tiao光guang係xi統tong時shi就jiu需xu要yao對dui其qi電dian路lu進jin行xing調tiao整zheng。於yu是shi新xin型xing可ke調tiao光guang電dian子zi鎮zhen流liu器qi應ying運yun而er生sheng。

1應用微控製器芯片為核心構建的新型電子照明鎮流器

為提高照明係統的能(源)效(率)、降低係統複雜度和成本，應用MC68HC908LB8微控製器芯片(8位)為核心構建的數控電子照明鎮流器(見圖1所示)是比較理想的解決方案。由於MC68Hc908LB8嵌入了PFC控製電路和高精度PWM(HRP)模塊，為照明電子鎮流器係統提供PFC控製和連續穩定可調光控製。MC68HC908LB8還支持數字可尋址照明接口(DALI)協議
，從而為大型照明係統智能化的實現提供有效支持。數控可調光電子鎮流器係統采用MC68HC908LB8時，能使元件數量減少50％。

MC68HC908LB8芯片特征：基於Freescale的HC08CPU內核，PFC／PWM(用於升壓拓撲PFC)控製，具有8KB閃存，128字節RAM，7通道8位ADC
，16位定時器以及看門狗，其接口最多達18個；具有2通道精確半橋控製，功率因素推挽拓撲控製和運算放大器/模擬比較與內部時鍾

，以及用於鍵盤中斷的I／0為7個鍵盤中斷模塊。



2基於L6574芯片應用的調光技術

L6574芯片是意法半導體公司的高性能鎮流器驅動器,被設計為離線式600V雙極-互補金屬氧化半導體，是電子節能燈鎮流器半橋型轉換器。為了更好地調光
，除了加入PFC電路之外，還加入了L6574芯片的采樣及控製電路，圖2為L6574芯片的應用調光控製示意圖。


通過采樣燈電流以及調光器後麵的輸入電壓的平均值

，經過一定的比例調整後利用L6574內的誤差放大器對開關S1／S2的頻率進行調整，從而使諧振電路的阻抗變化對燈進行調光。

另外通過調節調光器，鎮流器的輸入電壓會下降，從而使電容C1上的母線電壓降低
，同樣可以實現調光的作用。因此，這是調壓
、調頻雙重作用下的調光
，可以使調光更加平滑，穩定。

使用新型可調光電子鎮流器的節能燈，可以直接替代白熾燈，很好地配合傳統調光器一起使用。20％～100％的調光範圍使它在節能方麵發揮很大的優勢。

新型的調光螢光燈鎮流器控製IC的應用

IRS2530D和IRS2158D為600V控製IC。IRS2530DDIM8是一種采用緊湊型8管腳尺寸半橋式驅動器的線性調光鎮流器控製IC。它隻需要幾個小型外部元件

，顯著地簡化和縮小了電路設計，同時可實現10％的調光係統性能。圖3(a)為引腳功能示意圖。[page]



從圖3(a)可知，IRS2530D為8引腳控製IC，采用IR的專利鎮流器和高壓技術。一個高壓管腳可檢測半橋電流和電壓，以實現必要的鎮流器保護功能；DC調光輸入電壓基準與AC燈電流反饋相結合
，可以實現單管腳調光；IRS2530D還具有內部非零電壓切換保護和內部振幅因數保護
，防止燈泡故障損壞鎮流器。圖3(b)為IRS2530D與節能燈連接應用的示意圖。

而IRSS2158D是16管腳熒光燈調光鎮流器控製IC，適用於需要調光性能低於10％的高端應用。IRS2158D是一個完全集成、充分保護的600V鎮流器控製IC，適用於驅動各種熒光燈。該器件具有全麵的保護功能，包括可編程半橋過流保護、可編程預熱和運行頻率、可編程預熱時間和死區時間、閉環半橋點火電流調整、可編程報廢保護、欠壓保護和調光低輸入補償運算放大器和電流或功率控製。此外，新器件還具有報廢範圍比較器管腳和內部事件電流檢測上／下故障計數器，以滿足T5燈泡和多燈泡鎮流器的需要。

盡管節能燈(CFL)在總市場中的比例仍然不及白熾燈的1／3，但其處在不斷增長的態勢

，而白熾燈則不斷下降。在節能燈的市場中
，無調光的CFL受到越來越大的限製，而可調光的CFL能夠進—步節能30％。但因其生產難度大、成本高，市場推廣速度也比較緩慢。而IR的新型的節能燈調光鎮流器控製lCIR2530D和IR2518D能夠以更簡單、更低的成本和更高的可靠性能加快可調光CFL的市場發展速度。

高壓隔離結IC技術在電子鎮流器中的應用

節能產品應用的關鍵在於成本和可靠性

，而這些控製IC推動了高壓隔離結技術的應用以滿足這兩個要求。如今己普遍將控製IC-高壓隔離結技術應用到鎮流器中，生產出了具有競爭性
、高性能和高度可靠的產品。

⑴　高壓隔離結IC技術的特征

shigaoduanjididuandequdonggongnengrongheyudanyixinpiannei，yikongzhiduozhongkaiguanzhuanhuanqidetuopujiegou。zhexietuopujiegouzhiyishiguangfanyingyongzaidianzizhenliuqizhongdebanqiaojiegou，shidegaijishufeichangshiheyudianzizhenliuqichanye。

⑵高壓隔離結IC技術在螢光燈照明中的應用舉例

①ICIR2153把標準555時基電路與高端和低端半橋驅動器結合在一起。這個IC與高壓MOSFET一起,很快被照明技術采用
，並成為電子鎮流器的一個標準控製器,可以作為未來照明設備控製IC發展的基礎。由於IR2153被廣泛應用並作改進成為IRS2153D，其頂部更加堅實耐用，且集成了必要的自舉二極管。

②IR2156和IR2166控製IC是在IR2153基礎上改進的鎮流器技術。它集成了另外的功能到IR2153中
，這些是更加完善控製螢光燈的要求。它們包括最大化燈壽命和提高鎮流器可靠性所必需的預加熱和故障保護功能。IR2166進一步改進
，並集成了有源功率因素校正(PFC)控製，與鎮流器控製一起實現整個鎮流器的單芯片解決方案。因為對於功率級別在25W以上，PFC在歐洲是強製的，世界的其他地方正在跟隨同樣的趨向。

IR2166在同一個IC中包括二個分開的振蕩器,一個用於控製鎮流器輸入
，而另一個用於控製燈。並且為了滿足T5螢光燈的新要求，IR2166設有壽命終期(EOL)引腳以探測燈在接近壽命末期時發生的過壓，在這些高電壓產生損害之前安全地關閉鎮流器。

現在麵臨的挑戰是通過設計控製光源的新IC將它們擴展到其他照明市場部分。

智能功率技術的熒光燈驅動電路技術

它是采用固定頻率(高達200kHz左右)半橋拓撲驅動線性熒光燈管的解決方案。該方案采用了係統芯片的方法：在同一個芯片VK06T上集成控製部分
、保護電路和功率級。由於采用這種單片電路的方法

，係統可靠性得到了提高，此外

，係統集成和小型封裝還實現了更小型化。
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1技術特征

VK06TL驅動電路芯片應用智能功率VIPovverM3-3製造技術,允許在同一芯片VK06TL上集成控製部分和功率級。功率級是一個“發射極開關”
，這個“發射極開關”通過在一個共射-共基放大器結構中放置一個雙極高壓達林頓晶體管和一個低壓MOS場效應晶體管製成的。因此
，這個方案實現了雙極器件的低壓降與斷態時高擊穿電壓之間的平衡
，以及MOS場效應晶體管的開關速度快的特性。因此，這個“發射極開關”結構可以實現一個很高的頻率(200kHz左右)。

2VK06TL芯片應用於熒光燈鎮流驅動器

圖4為應用VK06TL驅動電路的一個熒光燈慎流器專用的驅動器,即半橋變換器設計方案圖。



在圖4的半橋變換器中，VK06TL被指定用於上橋臂和下橋臂。因為采用兩個VK06TL，幾(ji)乎(hu)無(wu)需(xu)外(wai)部(bu)器(qi)件(jian)，隻(zhi)用(yong)兩(liang)個(ge)二(er)次(ci)繞(rao)組(zu)就(jiu)可(ke)以(yi)導(dao)通(tong)一(yi)次(ci)側(ce)扼(e)流(liu)圈(quan)。所(suo)以(yi)，該(gai)熒(ying)光(guang)燈(deng)鎮(zhen)流(liu)器(qi)專(zhuan)用(yong)驅(qu)動(dong)器(qi)是(shi)一(yi)個(ge)效(xiao)率(lv)極(ji)高(gao)而(er)成(cheng)本(ben)極(ji)低(di)的(de)熒(ying)光(guang)燈(deng)變(bian)換(huan)器(qi)。

這個變換器能夠恰當地管理一個高端熒光燈應用全部必備的工作條件
，即啟動
、預熱頻率和時長控製、點火和穩態階段。這個半橋可以實現過流保護(EOL：燈管壽命終止)
、整流效應保護和過溫保護，從而創造一個全保護係統。

芯片的控製級和功率級都是由Vcc引腳供電，Vcc引腳通過一個電阻電容(RC)網絡與直流總線相連。在啟動階段

，電容通過一個高阻值的電阻器充電
，因此，隻需幾百μA。由於功率雙極晶體管基極電流是在通過"Vcc充電網絡”連接Vcc引腳的電容上恢複的，因此，在工作階段，器件是自己給自己供電。VK06TL這項特殊功能允許使用功耗更小的電阻器，而且上電橋臂電源無需充電泵。還必須從連接次級繞組的SEC引腳觸發、接通這個器件。

需xu要yao指zhi出chu的de是shi
，這zhe個ge單dan片pian方fang法fa無wu需xu外wai部bu電dian阻zu器qi和he連lian接jie器qi就jiu實shi現xian了le功gong率lv級ji電dian流liu檢jian測ce。此ci外wai
，如ru上shang文wen所suo述shu，隻zhi需xu一yi個ge單dan片pian器qi件jian就jiu可ke以yi集ji成cheng一yi個ge溫wen度du保bao護hu電dian路lu。

CCFL控製器在為LCD電視背光照明提供光源中的應用

液晶顯示器LCD正在成為非常流行的顯示技術被用於電視(TV)中。LCD麵板實際上是電子控製的光閥,需要靠背光源產生可視的圖像。大型LCD麵板(如LCD電視)背光照明通常是用需CCFL(冷陰極熒光燈)提供光源
，而其他照明技術，例如發光二極管(LED)，也受到一定的重視，但由於成本過高，限製了它的應用。為此就有驅動和控製多個CCFL設計方案的問題。在聚焦於LCD電視應用中
，為驅動多個CCFL時所麵對的設計挑戰就是挑選最佳的驅動架構和多燈驅動，以及燈頻及突發調光頻率的精密度控製。

1應對冷陰極熒光燈(CCFL)理念介紹

冷陰極熒光燈(CCFL)是一種長而細的密封玻璃管，內充惰性氣體(圖5)。


當給燈管施加高壓時，氣體被電離，產生紫外線(UV)。紫外線打到內壁塗敷的熒光材料上使其激發，發出可見光。CCFL有許多優點，包括：優良的白光源
；低成本；高效率(光輸出與輸入電功率之比)；長壽命(>25kh)
；穩定、確定的工作狀態；容易調節亮度；重量輕。

然而
，這些特性帶來了一些特殊的設計挑戰。例如，為了最大化燈管的壽命
，需要采用交流波形驅動CCFL。任何直流成分會使一部分氣體聚集在燈管的一端
，造成不可逆轉的光梯度
，使燈管的一端比另一端更亮。還有
，為了最大化其效率(光輸出與輸入電功率之比)，需要用接近正弦的波形驅動燈管。為此，CCFL通常需要一個直流-交流逆變器來將直流電源電壓變成40kHz至80kHz的交流波形，工作電壓通常在500VRMS至1000VRMS。

2麵對驅動多個CCFL時設計挑戰的關鍵

僅從節能的角度對應用CCFL控製器(直流-交流逆變器)的最佳方案分析

⑴　挑選推挽架構作為最佳的驅動架構

之所以考慮推挽驅動器，因它有很多好處。這種架構隻用到n溝道MOSFET(見圖6（a）所示)，這有利於降低成本和增加逆變器效率。它很容易適應較高的逆變器直流電源電壓。采用更高的逆變器直流電源電壓時,隻需選擇具有合適的漏-源擊穿電壓的MOSFET即可。不管逆變器的直流電源電壓如何

，都可采用同樣的CCFL控製器。但采用n溝道MOSFET的全橋和半橋架構就無法做到這一點。對於LCD電視非常理想，因為電視中的逆變器直流電源電壓通常會被穩定在±20％。
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圖6（a）推挽驅動器應用示意圖；

(b)用一個多通道控製器控製多個燈示意圖；

(c)DS3984/DS3988單獨驅動和監視每個燈，為LCD電視和PC監視器提供均勻亮度示意圖CCFL已在筆記本PC
、數碼相機

、導航係統以及其他具有較小LCD屏的設備中使用多年。這些類型的設備通常隻用一個CCFL，因此，傳統設計隻用一個CCFL控製器。隨著大尺寸LCD麵板的出現
，帶來了對於多CCFL的需求，有必要采用新的方式來應對這種新的需求。為LCD麵板提供照明的理想方案是采用多通道CCFL控製器，它的每個通道獨立驅動和監視每個燈，見圖6(b)。

這種多通道CCFL控製器既解決了亮度不均勻和單燈失效問題，降低了去耦要求
，而且還具有高成本效益。

⑵解決LCD電視背光的挑戰

圖6(c)為用DS3984(4通道)和DS3988(8通道)CCFL控(kong)製(zhi)器(qi)既(ji)解(jie)決(jue)了(le)本(ben)文(wen)所(suo)提(ti)到(dao)的(de)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)設(she)計(ji)挑(tiao)戰(zhan)。可(ke)將(jiang)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)配(pei)置(zhi)為(wei)每(mei)個(ge)通(tong)道(dao)驅(qu)動(dong)一(yi)個(ge)燈(deng)
，或(huo)者(zhe)每(mei)通(tong)道(dao)多(duo)個(ge)燈(deng)
，用(yong)戶(hu)可(ke)靈(ling)活(huo)裁(cai)減(jian)設(she)計(ji)，以(yi)滿(man)足(zu)自(zi)己(ji)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)目(mu)標(biao)。多(duo)個(ge)DS3984／DS3988可輕鬆級聯
，以支持任意數量的燈，來為LCD電視屏提供背光照明。

DS3984／DS3988采用推挽驅動架構，可使用更低成本、更高效率的n溝道MOSFET。nibianqizhiliudianyuanyekecaiyonggenggaodedianya。dandudedengkongzhihejianshiketigongjunyundeliangdu，bingjianshaolenibianqideyuanjianzongliang。caiyongdandudedengkongzhishi，ruguomouyigedengshixiao

，nazhihuishizhegeshixiaodedengtingzhigongzuo，qitadengjixugongzuo，bushouyingxiang。pianshangzhendangqichanshengdedengpinhetufatiaoguangpinlvbeiyangeguifanyu±5％的精密度水平，消除了對於顯示圖像的影響，並且也可被同步至外部時鍾源。

3新型高效移相全橋CCFL控製器與應用

高效移相全橋CCFL控製器主要特點：輸入電壓範圍：8V至30V
；集成了門驅動的全橋技術，用於4-NMOS轉換；同步恒定工作頻率
；可編程相位延遲用於控製從操作的運行頻率；光—電壓穩壓以及光—電流穩流；模擬調光及脈衝調光
；多控製器件下的可調節分置式脈衝調光；啟動或出錯狀態下可程序化的校正電壓時長；開燈保護和短路保護；內置高溫保護與低電壓鎖定模式；封裝模式為30引腳TSSOP封裝.。TPS68000高效移相全橋CCFL控製器單燈應用圖見圖7所示。



TPS68000高效移相全橋CCFL控製器除了在LCD電視的CCFL背光電源上應用外，還可在桌麵監視器和筆記本電腦的CCFL背光電源供應上應用。

rujinyingguangdengzhenliuqishejizhengzaixiangquandianzihuazhaomingxitongzhuanhua

，riyichengshudedianzizhenliuqijishuxianzainengyigengdidexitongchengbentigonggenghaodexingneng。shangshujieshaodekongzhijichengdianlubianshizuixinyidaidianzizhenliuqikongzhijichengdianludedaibiao。cixingzhenliuqihuichanshengkewenzaoyin，yinweitashiyongcaozuoyu60Hz的鐵芯電磁元件。設計優秀的高頻電子鎮流器能夠彌補磁性鎮流器不足，它的性能優點包括：無閃爍照明與無可聞噪音
，方便地增加功率因數校正。電子鎮流器將60Hz電源轉換成高頻
，因此，它將電燈閃爍降低到人感受不到的水平；高頻產生更少的熱，效率也更高，不會發出可聞的交流哼聲。