IR2520D在CFL中的应用
IR2520D在CFL中的应用 ?技术纵横ech.'noLogyre,v'ie,w IR2520D在CFL中的应用
口文/罗胜军贝能科技
摘要:lR2520D是自适应镇流器控制器与600V半桥驱动器单片lC,可用来驱动半桥配置
中的紧凑性荧光灯(CFL).本文中介绍了lR2520D的主要特点,功能结构和相关参数以及各种工
作状态下的波形,给出纳jII容公司(贝能科技下鼹公司)评估板设计参数,给出了它的典型应用电
路图.
关键词:lR2520DCFL(紧凑性荧光灯)控/半桥驱动器纳川容/lR2520D评估板 1引言
国际整流器公司IR,飞利浦公司
PHILIP和意法半导体公司sT都是生产荧光
灯电子镇流器控制芯片和功率器件的三大
着名厂商.IR2520D是IR公司继
IR2156,IR21571,IR21592/3, IR2166,IR2167,lR2161,IRS2153 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DIP封装
(IR2520D)和8脚S0IC封装
(IR2520DS),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).IR2520D
是IR具有独立自举二极管的HVIC控制芯
片之一,它的主要优点在于它使用VS管脚 和半桥低端MOSFET的导通电阻RDSon来 实现过电流保护和
检测
工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训
ZVS的条件,节省 了电流检测电阻是IR的专利.IR2520D的 主要特点如下:
IR公司新推出的8脚的BALLAST控制 芯片IR2520D,它有如下的特点: ?
镇流器控制器加600V半桥驱 动器:
?
自适应零电压(ZVS)开关
?
缩小了电路板尺寸,缩短设计
周期
?
具有0-6V直流模拟电压输入压控 振荡器(VCO)
?
集成了波峰比,过流保护功能
?
内部集成了自举二极管
?
集成了非ZVS保护功能
?
微功率启动(80UA)
?
可变最小频率
?
15|6V齐纳二极管地VCC进行嵌位 ?
可变预热时间
?
灯丝开路保护
?
有SO一8和DIP8两种封装 IR2520D在设计CFL时给用户带来的
好处:
?
减少线路板(PCB)的尺寸 ?
减少元器件数量(外围器件可仅 有18个)
?
缩短设计开发周期
?
不会发生过热(MOSFET的损耗 很低)
?
提高了产品的抗干扰能力 ?
比自振荡方案有更高的可靠性 ?
灯寿命比自振荡方案更长 ?
灯丝开路和触发失败保护 ?
输入线电压过低保护
?
更换灯后自动重启动
2,IR2520D结构功能和工作
参数
IR2520D芯片内部框图,封装和引 脚定义如下所示.图1为IR2520D的原理 框图;图2列出了IR2520D的封装, IR2520D具有两种封装结构.一种是 DIP8,一种是SO8.表1列出了IR2520D 各弓l脚的功能.IR2520D推荐工作条件如 表2所示.在表2中,Vccuv+是Vcc导 通门限电压;VCLAMP(15.6V)为Vcc 齐纳箝位电压.
IR2520D芯片内部框图
图1:IR2520DD的原理框图
R2520D封装如下所示:
8-l-cIPoIP
IR2{10D
8lOadSoIC
?t2S2',DS
图2:IR2520D的封装
R2520D引脚定义图:
管脚排列管脚号符号说明
VCC电源电压
MCC匠?一卫2COIc的功率和信号地 COM匹刀卫HO3VCO压控振荡器输入 4F最小频率设置
MCO臣C,I卫vS5LO低端门极驱动输出
o6VS高端浮动返回地FMIN匝Lo 7HO高端门极驱动输出
8VB高端门极驱动器浮动电源
表1:IR2520D引脚功能
R2520D推荐工作条件如下:
符号参数定义最小僵最大僵单位
VCC电源电压VCCUV+VCLAMPV ICC电源电流610mA
RFMIN最低频率设定电阻10100kO VVCOVCO脚电压05V
T.结温一25125?
L
N
表2:IR2520D推荐工作条件表
3,IR2520D在CFL中的典型应用原理图 i=RSUPPLY
..一
一=~MHS-v',,..一,LF】【】【+?,;—~r—,}CBUS'-TI?.一
I
【j【
DC=
l
【DF1
图3:IR2520D在CFL中应用原理图 由IR2520D组成的紧凑型荧光灯CFL电子镇流器电路如图三如示,整个外围器件
仅有侣个就能实现其电子镇流器所有功能.该镇流器的AC输入电压可从176V直
到270
V,输出端可配接7,32W的灯管.
F1浪涌电流限制电阻,BR为桥式整流器,LF和CF组成LC滤波电路.IR2520D和
外部元件组成半桥变换器,DCP1,DCP2和CSNUB组成电荷泵电路,LRES和CRES
等组成LC串联谐振网络.LC谐振电路频率f主要由LRES和CRES决定.当LRES
和
CRES发生串联谐振时,CRES上产生的高压脉;中施加到灯管上,即可使灯管击穿
而点
亮.一旦灯被启动,LRES只起稳流作用.
?技术纵横echnoLogyTevlew R2520D的工作模拟如下:
图4:IR2520D的工作流程图
3.1欠压锁定(UVLO)模式:
当镇流器启动电路工作时,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 VCCUV+之前.电源电流IQCCUV小于 80uA,IC脚3和脚4上的电压VFMIN和 CVCO均为0V,半桥截止.一旦脚VCC 上的电压超过VCCUV+,IC将导通并开始 振荡.
IC内自举二极管和VB脚与VS脚之间 的电容CBS可用于决定IC内高端驱动器电 路的电压,IC外部的二极管DCP1, DCP2和电容CSNUB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MLS导通,然后由VCC通过自举 二极管对自举电容充电.当CBS上的电压 超过9V时,IC高端驱动器将被使能.而
在高端与低端驱动器之间的1.5us死区时 间内,控制电路可用于保证半桥高端开关 MOS管MHS和低端功率开关MOS管MLS 不会发生直通.
3.2频率扫描模式
当VCC脚上电压超过VCCUV+开启 电压时,IR2520D将进入频率扫描模式. 此时,IR2520D内部的电流源将对VCO脚
,从而使脚VCO上 外部电容CVCO充电
的电压从OV线性增加,同时使VCO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6V (6V是Vvco的最大值).频率f则降至最小 值f.预热时间可以由VCO电压的上升 时间所决定,这上升时间由CVCO电容大 小的调节.
3.3正常运行模式
当IR2520D第4脚VCO的电压超过4. 8V时,IR2520D进入运行模式.灯点被 点亮后,镇流器输出级变为低Q值RCL电 路,此时Vvco的电压继续增加,频率继 续减小,直到VCO的电压被限制在6V, 频率达到最小频率f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f,共同确定.如果发生
非ZVS,即在死区时间内也就是两个开关 MHS与MLS之间的非交迭时间(电压不能 回落到零,在低端开关MLS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CVCO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ZVS控制逻辑可使IC自动保
.VCO脚外部电容CVCO的充 持ZVS操作
电电流受该脚内部MOS管控制,进而控制 VCCO脚上的电压和振荡频率.
当IC外部高端MOS管MHS开通时, lC脚VS上的电压即为DC母线电压. IR2520D的600V高压工艺允许VS脚进行 精密测量低端MOS管MLS上的电压,并 能承受DC母线高压.
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 或进入容性开关模式.IR2520D无需外部 电流检测元件.而是利用低端MOS管 (MLS)的导通电阻RDS上的电压,并通过 VS脚来检测半桥电流.也就是在低端开关 M2导通期间,当峰值电流超过平均值电 流的5倍时,那么IC将进入故障模式.两 个栅极驱动器均输出低电平,从而使 MHS,MLS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,当波峰因数大
于5时,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(<1OV),
再回复到UVLO以上(>12,6V).
4,纳JII容公司25WCFL评估板 输入额定电压:220V
输入电流:168mA(有效值)
输入电压范围:(176V,265V) 输出功率:25W初始频率:1OOKHz 平均工作频率:40KHz
镇流器开通电压:120(有效值) 镇流器关断电压:70(有效值) 25WCFL评估板原理图:
25WCFL评估板元器件清单
L
A(:22
N
1
:RSUPPLY
?
DCP2
L,Y,—一
JF1LFj【+?vCC
圈__—._—一?=CSNU8 CRES
,;
—————
CBUSI:::刀
TI———卜U.?M…一I———1卜——..土o———
-【jLMLS
CDC一
【DCP1
(图5:25WCFL原理图)
25WCFL评估板印刷电路板的设计
PartTypeDesignatorFootprintDescription
101uf/25VCB00T1206Capacitor 201uf/400VCBBCDCRad512Capacitor 31N4148DCP11005Diode
41N4148DCP21005Diode
51uf/25VCVCC1206Capacitor 624mHLRESEE19ResonantindUCfor 710Uf/450VCBUSRb2/5ElectrolyticCapacitor(CD11,105C)
868kRFMIN0805Resjstor
9334门6VCVC00805CapacIfor
1O240k/0.5WRSUPPLYAXia104RJreSiSfor 11820pf门O00VCSNUB1812Capacitor 126800pf门kvCBBCRESRad618Capacitor 13DF10SBR1D一71DiodeBridge(1AllO00V) 14IR2520DU1Dip8BallastcontroIIC 15IRFU320MHSI—Pakhexfef
16IRFU320MLSI—Pakhexfef
1710HM/05WF1AXja104Fuseresistor(RJ) 表3:25WCFLB0M清单
布印刷电路板需要注意的地方:1,关键的元件如CVCC,CVCO, RFMIN和CBOOT,它们一定要放在尽量
靠近IR2520D的管脚的地方.
2,CVCO,RFMIN和CVCC的地
要接到IR2520D的管脚COM上,采用单 点接地原则.
(图6:25WCFL印刷电路板图)4-1IR2520D工作模式:
4.2IR2520D控制时序
图7:IR2520D的工作模式图
图8:IR2520D的控制时序图
振荡器开始以25倍最小频率开始振 荡,然后频率扫描下降至最小频率(运行频 率).频率减小时灯的电压将逐渐增加,灯 的电流上升,当频率下降到接近于谐振频 率时使灯触发点火.如果灯点火成功,系统 频率将逐渐减小到最小频率(运行频率).当 非ZVS发生时频率将自动增加. 4.3启动波形
?
可变起始频率2.5xfmin(RFMIN电阻) 15u…
i韭;--i……u::
图9:IR2520D的控制时序图
?
可变运行频率fmin(RFMIN电阻) ?
可变预热时间(CVCO电容)
4.4低交流线电压波形
?
低压或高压交流电压输入时的VS 脚波形:
…,1一
Illlll_.一一I—L
1..__;.__}毫+,一.,一,一I-……l_L一— f
图10:IR2520D的低交流线电压波形图 ?
当检测到非ZVS时将会增加频率 4.5波峰比保护
f=…一]r^.一:L:::l…..…
……
一,一一一一
i;蘸一………嚣盆
图12:IR2520D的无效灯,触发失败关断保护图
4.7灯丝开路关断保护
.
在触发后(vc0>4.6v),当非zVs特性t检测Vs脚2=Vs
波峰比>5时,锁定关闭脚;3=Vc0脚;1=FMIN脚
;;;:
图11:IR2520D的波峰比保护图 ?
无须电流取样电阻
?
抗瞬态干扰(灯点火后使能) ?
相关测量(无须设置)
4.6无效灯/触发失败关断保护 波峰比保护特性,检测VS脚4=电 感电流:2=VS脚:3:LO脚
50
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图13:lR2520D的灯丝开路关断保护图
当VCO=1V时锁定关闭 5评估工作下甘
5.2评估板上的实测参数 6IR252OD产品特点
总结
初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf
: ?
仅有8个管脚的完全CFL,TL方案
?
减少了元件数量
?
镇流器的尺寸更小
?
不存在过热
?
比自振荡方案更可靠 ?
比自振荡方案灯寿命更长 ?
灯故障保护
?
低线电压输入保护和自动重启动
蠢发IR252~0的仁j芝 I,旁f
','Jit0
象巾.Ij91R8RR 丽.,??弋{rh】【L,l,rJJ一.'.…一.,
输入交流输入功率输入电流】I【流母线频率功率总谐波 电压(V)(W)(有效值)(mA)电压(V)(KHz)因数失真(%) 2002116O28040.3O63115 21O2216O29O40.3O625117 22O241683OO40.3O.62118 23O24.216831O403O62118 24O24.516832O40.3O.61118