基于半桥驱动器IR2153的荧光灯电子镇流器

3.1 输入EMI滤波电路

除过由F1A熔断器和RVP1压敏电阻组成的过流过压保护电路外，电子镇流器的输入电路主要是EMI滤波器。这是一个典型的两级复合式低通滤波电路，其中CP1～CP4滤波电容用于滤除串模干扰信号，C1和C2的一端分别接输出，另一端作为中点连在一起接地,能有效地抑制共模干扰，LP1和LP2为共模扼流圈，用于滤除共模干扰，它的两个线圈分别绕在低损耗、高磁导率的铁氧体磁环上，当有电流流过时，两个线圈上的磁场就会互相加强，LP1和LP2的电感量与EMI滤波器的额定电流有关，滤波器的谐振频率应当远远低于镇流器的工作频率。

3.2 变频控制电路

我们知道，荧光灯要经过预热，点燃才能进入正常发光工作状态。在这三个状态中，逆变器处于变频工作方式，首先，以比较高的频率对灯丝进行预热，使阴极达到发射电子的温度；然后，频率快速下降，当到达串联谐振频率时，产生的谐振高压使灯管瞬间击穿点燃；最后，稳定在工作频率上。IR2153的振荡频率可由式（1）决定，串联谐振频率由式（2）决定。

fo=（1）

fr=（2）

通过改变IR2153外接的CT有效电容可以实现频率的控制，因此，我们可以通过一个NPN三极管QN1的导通和截止，来切换两个振荡电容连接的方式，从而实现了频率控制。图3通电后，在电容器CC14充满以前QN1不导通，电容CC18和CC19串联决定了振荡频率，当电容器CC14充满后，DC18导通，QN1导通，电容器CC19不起作用，频率由电容器CC18直接接地来决定。

3.3 预热控制电路

通电后，DC18不导通前，QN1截止，IR2153以预热频率起振，QN2不截止，VCC经RC22给MO4栅极提供偏置电流使其导通，CO33与LO6起振，灯丝变压器工作，预热开始；随后，当CC14电压升高，使DC18导通后，QN1导通，使IR2153在正常工作频率振荡，同时，电流经RC21使QN2导通，MO4栅极电位到零，MO4关断，预热结束。

3.4 保护自锁与重启动电路

保护电路对镇流器使用过程中出现的异常现象进行保护，一般采用幅值检测保护原理，本镇流器保护功能较多，共有5种保护，其中从RC36引入的灯管过压保护；从RC37引入的灯管欠压保护；从DC19引入的电源高压保护和从QP6经RC15引入的电源低压保护4种，汇集到了MOS管MC5的栅极，当不发生保护时，MC5不导通，脚CT由IR2153内部提供分压，得到大约8V电压，工作正常；当4种保护中有任何一种发生时，MC5导通，OP7由于基极电位接地而导通，经RC33使脚CT电压降低，IR2153停止振荡，半桥电路关断，这时，即使保护撤离，由于MC5和OP7之间的互锁，也无法恢复脚CT的高电位，只有断电再启动，镇流器才能重新恢复工作。

从DC20引入的灯丝保护不同于其它4种保护，它没有保护互锁功能，因此可以重新启动，当灯丝烧断或灯管脱离后，QN3，QN4，QN5导通，其中QN3用来禁止保护和互锁电路，QN4接到脚CT，使IR2153停振，QN5使电容CC14放电，为重新启动做好准备，一旦新的灯管装上，QN3，QN4，QN5立即截止，启动过程重新开始预热、点燃并稳定工作。

3.5 电源VCC电路

本镇流器中IC电源的设计主要从降低功耗考虑，电路刚启动时，先由直流高压经齐纳管DC4和DC5降压，由RC14和DC7稳压供电，由于IR2153的微功耗启动特性，保证了电路正常启动，当IR2153起振后，由扼流变压器LO4的次级经两路倍压整流，一路经DC8及RC23给IR2153供电，另一路经DPF2及RPF4给MC33262功率因数控制器供电，当电路出现保护时，半桥电路停止工作，LO4次级停止提供电压，IR2153的供电又改为微功耗供电。显然，IR2153停振后，MC33262失电停止工作，这对功率因数控制器又是一种保护。

4 测试结果

图4是本镇流器配接OSRAM－FQ高亮T5灯管测得的灯管电压和灯丝电流波形图，功率为54W，所用仪器为远方HB5A型镇流器综合参数测试仪。

图4 灯管电压和灯丝电流波形

5 结语

现代电子镇流器是一项知识面宽且难度较大的技术，电路板上要输入交流220V电压，经过全波整流后输出300V直流高压，再经过功率因数校正器升压储能电感，则高达400V，设计中若元器件选用不当或调试中稍有不慎，将烧坏功率管，本方案中保护电路的设计，大大减少了出现异常烧管的机会。另外，对本电路中的重启电路和谐振电路稍加改动即可用于驱动双灯管，为此笔者将另外撰文叙述。