选用IR21592的调光电子镇流器的原理与规划

  介绍IR21592型调光镇流器操控器的特色，详细论述根据IR21592的36 W荧光灯调光电子镇流器电路的作业原理与规划。

  近几年，可调光荧光灯电子镇流器得到长足发展，成为倍受用户青睬的典型“绿色照明”产品。因为荧光灯是一种非线性负载，而且灯管有额外导通电压，假如灯管上的电压低于额外值，则会平息或不能发光，所以荧光灯的调光并非像白炽灯调光那样简略。荧光灯调光电子镇流器分为模仿调光和数字调光，而详细的调光办法主要有频率调制(即调频)和相位操控。从本质上讲，荧光灯调光是经过调理灯管电流完成的。灯管额外功率上有最大输出电平，亮度调理不能超越最大输出电平(即100％)。功能优秀的调光电子镇流器的调光规模为100%~10％。

  可调光电子镇流器有必要以专用操控电路为根底。现在可供选用的调光镇流器操控电路有几十个类型的器材，其间包含上海复旦微电子股份有限公司出产的FM281l和FM2822，美国IR公司推出的IR2159、IR21592和IR21593，都是最有代表性的操控电路。

  IR21592型操控器集成了调光镇流器操控器和600V半桥驱动器，选用16引脚DIP和SOIC封装。IR21592的中心是带外部可编程最低频率的压控振动器(VCO)。

  (2)供给无变压器的灯功率检测相位操控，只需很少的改动，即可将非调光镇流器改为可调光镇流器，调光操控输入DC电压规模为O.5 V~5 V(5 V的DC输入对应上限功率，最小相移)；

  (3)预热时刻、预热电流、触发(焚烧)到调光时刻等参数可控，均可使用外部元件编程设置，为镇流器规划供给了高度灵活性；

  (4)供给灯触发失利、灯丝失利、热过载(热关断温度为165℃)、正常作业期间灯失效及AC线路欠压维护与VCC欠电压确认(VCC关断电平约为10．9V)。

  由L6561和[R21592型操控器组成的高功率因数36 W荧光灯调光电子镇流器电路如图1所示。其间，图1(a)为根据L6561型操控器的有源功率因数校对(PFC)升压型预变换器电路，其前端为EMI滤波器和桥式整流器(BRl)；图l(b)为根据IR21592型操控器的调光镇流器电路。

  PFC升压变换器为镇流器电路供给挨近于1的线路功率因数和低总谐波电丢失线V的DC总线电压VBUS。在输入接通AC供电线路后，桥式整流器输出DC脉动电压VDC经过R5和RLM2(10 Ω)对IC2的VCC引脚上的电容器CVCC2(4.7μF)充电。当CVCC2上的电压超越12.5 V的导通阈值时，IC2发动，IC2内VCO起振，半桥驱动器开端作业。只需半桥发生输出，C12、VSI和D4组成的电荷泵电路为IC2的VCC脚供电。半桥输出高频信号经C12、二极管Dl整流和C4滤波为IC1的8引脚(VCC)供电，使IC1发动并使PFC变换器开端作业。

  IC2引脚1上由R4和RVCD组成的分压器用作检测经全波整流的线路电压。只有当VCC引脚上的电压超越导通门限电压而且VDC引脚上的电压大于5.1 V时，IC2才干发动并进入预热形式。在预热形式，IC2引脚2内部VCO在最高频率上振动，半桥输出带50％的占空因数，HO引脚与LO引脚上的驱动输出之间的死区时刻内部设定为2μs，然后避免Q2和Q3“直通”。预热时刻由IC2引脚3外部电容器CCPH确认。当CCPH上的电压大于5.1 V时，预热阶段完毕后，IC2进入触发形式。在触发形式下，作业频率从预热频率向最低频率fMIN偏移。最低作业频率由IC2引脚7外部电阻器RFMIN设定。在频率线性下降过程中，当挨近输出级LC串联电路固有频率时，将发生谐振，在CRES上发生的高压脉冲施加到灯管的两头，使灯管击穿而点亮。一旦灯触发成功，IC2则进入运转形式，若失利，IC2则进入毛病维护形式。

  IR21592有1个调光接口，如图2所示。IC2引脚4答应0.5 V~5 V的DC电压输入，履行模仿灯功率操控。5 V的电压对应于最小相位移(最大灯功率)。调光接口输出是IC2引脚MIN的电压，该电压与IC2内部守时电容器(CT)上的电压VCT相比较，发生频率独立的数字接口相位。CT从l V～5V的充电时刻确认IC2输出栅极驱动器(H0与LO)的导通时刻。在负载电流中或许对应于-180°的相位移。关于0°~90°的调光规模，使用引脚MIN和引脚MAX上的外部电阻器将IC2引脚MIN上的电压约束在1 V~3 V之间。对应于DIM引脚上5 V的输入，RMAX决议最小相移参阅(最大灯功率)。RMIN设置最大相移(最小灯功率)，对应于0.5 V的调光输入。

  Q3源极电阻器RCS感测半桥电流。只需IC2引脚CS上的电压超越1.6V，则电路进入毛病维护形式。由R17和R16组成的分压器和C1l组成灯检测电路。在灯发生毛病时，IC2封闭。IC2引脚8外部电阻RIPH设置基准峰值预热电流。自举二极管D3和电容器C7组成IC2内部高侧驱动器的供电电路。

  根据灯管要求，挑选根据IR21592的镇流器输出级元件和可编程输入元件。36W T8型灯管的参数见表1。

  关于给定的LRES电感值L、CRES电容值C和DC总线电压VDC，预热期间的灯管电压Vph、预热频率fph、触发频率fign、触发电流Iign、满载下的作业频率f100%和在1％亮度灯功率上的阴极预热电流Icath(1%)顺次由公式(1)到公式(6)给出：

  为避免预热期间焚烧，要求VphVph(max)；一起要求fph-fign5 kHz。为避免电感器饱满，要求IignIign(max)。为避免在调光期间灯平息，要求丘Icath(1%)≥Icath(min)。所核算的L和C值，一定要满意这几个约束条件。

  根据公式(1)到公式(6)，能够求出在LRES的L值一守时，即L=2 mH下不同的C值对应的镇流器输出级参数，如表2所列。

  将表2与表1相比较,当L=2mH和C=6.8 nF时，因为Vph=700Vpp，大于T8型灯管答应的约束值(600 Vpp)，一起Icath(min)=0.32 Arms，小于T8型灯管要求值(0.35 Arms)，故挑选C=6.8 nF是不适宜的。若选取C=10 nF，则能够彻底满意灯管要求。但在调光期间，跟着灯功率的下降，灯阻抗会负向添加，灯电压会升高。在1％亮度下，灯电压可到达最大值，发生最大灯丝电流，使灯丝过热。因而，lO nF的电容值略偏大。挑选C=8.2 nF悉数契合灯管要求，不会呈现灯阴极过热。因而，挑选L=2mH和C=8.2nF是可行的。

  为了编程调光接口MIN和MAX设置，有必要核算在最小和最大功率下的输出电流相位ψ％。核算公式如下：

  根据灯管要求和L、C选定值及最大和最小相位核算值，IR21592的可编程输入元件值可由公式(9)到公式(14)得到：

  表3所列为使用公式(7)到公式(14)核算的IR21592的输入参数值。

  IR21592的输入元件还有VCC引脚上的发动电阻器R5和VDC引脚上的分压电阻器R4及RVDC。

  IC2引脚VDC上正常作业门限电压是5.1 V。R4与RVDC之间的关系为：

  IR公司供给成套的IR21592规划组件和东西，这中心还包含调光镇流器电路规划软件。该软件答应选不一样的灯管类型、不同的AC输入电压规模和不同的灯管装备，做必要的规划迭代，发生新的计划和元器材及资料清单。

  使用IR21592和微操控器或微处理器能够组成高端全数字调光电子镇流器。微操控器是IR21592和数字可寻址照明接口(DALI)之间的界面。DALI协议为16位，支撑直到64个镇流器各自的寻址，操控64个不同的镇流器。

  根据压控振动器(VCO)的IR21592单片IC是高功能调光镇流器操控器和600 V半桥驱动器。IR21592使用相位操控完成无变压器的灯功率传感调光。由IR21592组成的电子镇流器仅需很少数目的元件。镇流器预热电流、预热时刻、焚烧到调光时刻和最低作业频率均可经过外部输入阻容元件根据需要设置。灯触发失利维护、灯丝开路、欠电压维护和过热维护提高了体系的可靠性。文中给出的公式为规划作业供给了根据和便当。