自适应电子镇流器控制器IR2520原理及应用

下面对图２中各部分的主要功能作以说明：

３．１ 欠压锁定（ＵＶＬＯ)模式

当图２中的启动电路工作时，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１３．２Ｖ之前，电源电流ＩＱＣＣ约为１５０μＡ，ＩＣ脚３和脚４上的电压ＶＦＭＩＮ和ＶＶＣＯ均为０Ｖ，半桥截止。一旦脚ＶＣＣ上的电压超过１３．２Ｖ，ＩＣ将导通并开始振荡。

图2

    ＩＣ内自举二极管和ＶＢ脚与ＶＳ脚之间的电容ＣＢＯＯＴ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ＣＣＰ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Ｍ２导通，然后由ＶＣＣ通过自举二极管对自举电容充电。当ＣＢＯＯＴ上的电压超过９Ｖ时，ＩＣ高端驱动器被使能。而在高端与低端驱动器之间的１．５μｓ死区时间内，控制电路可用于保证半桥高端开关Ｍ１和低端功率开关Ｍ２不会发生直通。

３．２ 频率扫描模式

一旦ＶＣＣ脚上电压超过１３．２Ｖ，ＩＲ２５２０将进入频率扫描模式。此时，ＩＲ２５２０内部的电流源将对ＶＣＯ脚外部电容ＣＶＣＯ充电，从而使脚ＶＣＯ上的电压从０Ｖ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５．２Ｖ，频率ｆ则降至最小值ｆＭＩＮ。当ＶＶＣＯ超过２Ｖ以后，ＺＶＳ和波峰因数?峰值电流与平均值电流之比值?检测均被使能。当ｆ与ｆＭＩＮ相等时，ＦＭＩＮ脚上的电压ＶＦＭＩＮ为５．１Ｖ。

３．３ 正常运行模式

在灯点火之后，镇流器输出级变为低Ｑ值ＲＣＬ电路，此时ＶＶＣＯ被限制在５．２Ｖ，频率降至ｆＭＩＮ，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ｆＭＩＮ共同确定。如果发生非ＺＶＳ，即在死区时间内?也就是两个开关Ｍ１与Ｍ２之间的非交迭时间(电压不能回落到零（在低端开关Ｍ２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自动保持ＺＶＳ操作。由图可知，ＶＣＯ脚外部电容ＣＶＣＯ的充电电流受该脚内部ＭＯＳ晶体管控制，进而控制ＶＣＯ脚上的电压和振荡频率。

当ＩＣ外部高端开关Ｍ１接通时，ＩＣ脚ＶＳ上的电压即为ＤＣ干线电压。ＩＲ２５２０的６００Ｖ高压工艺允许ＶＳ脚进行精密测量，并能承受ＤＣ干线高压。

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电容性开关模式。ＩＲ２５２０无需外部电流传感元件，而是利用低端ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ２)的导通电阻ＲＤＳ?ｏｎ?并通过ＶＳ脚来感测半桥电流。如果在ＬＯ的７０个开关周期内，也就是在低端开关Ｍ２导通期间，电流波峰因数超过３，那么，ＩＣ将进入故障模式，并使两个栅极驱动器均输出低电平，从而使Ｍ１、Ｍ２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。在故障发生约７０个周期之后，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（＜１０．５Ｖ)再回复到ＵＶＬＯ以上（＞１３．２Ｖ)。

图３给出了ＩＲ２５２０的运行状态和工作流程。