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基于UBA2211的高效CFL驱动器设计

作者:时间:2011-11-20来源:网络收藏

与传统的白炽灯相比,紧凑型荧光具有发光效率高、节能效果好、寿命长、体积小和使用方便等优点。而在市场方面,紧凑型荧光更是具有广阔的前景。根据Datapoint Research研究机构统计,全球有20%-25%的电力用于照明,到2012年,全球节能灯泡的销量将超过50亿只。同时中国发改委已经出台相关的政策,预计将在10年内禁用(禁售)白炽灯。随着白炽灯逐渐退出照明市场,人们急需一种新的节能照明方案来满足消费者的各项要求,在这种形势下,和LED必将开创一个新的照明时代。不过,对于普通消费者来说,受其成本和寿命等方面的影响,LED在短时间内还无法广泛普及。在巨大的市场需求下,可以预计,将会成为当下照明市场的主宰。

但如何才能让荧光灯的优点发挥到极致,这就引出了的概念。早期的多采用变压器和晶体管等分离元件组成,这种驱动方式存在诸多缺点。随着半导体技术的发展,专用驱动IC逐渐兴起。本文以恩智浦半导体(NXP)的不可调光驱动IC UBA2211为例,介绍了CFL驱动IC的工作原理、电路设计,并给出了测试结果。

CFL驱动设计

UBA2211组成的CFL典型驱动电路如图1所示,镇流器输入电压为交流220V,输入功率12W。

整个系统由整流滤波电路、控制电路和灯谐振电路三部分组成。

整流滤波电路由四个二极管1N4007、CBUF和LFILT组成,它能将220V交流输入整流滤波为310V( )左右的DC电压。输入端的RFUSE为浪涌抑制电阻,主要用于抑制启动时所产生的浪涌电流。控制电路由UBA2211组成,主要实现对灯丝的预热、点火和稳定运行时电流的控制。谐振电路由CLA和LLA组成,主要为灯丝点火提供高压脉冲。

1.芯片内部结构

UBA2211是整个电路的核心器件,为便于后文的分析,本文首先对UBA2211的一些结构和特点进行相应的介绍。UBA2211是一款CFL专用驱动IC,它采用双列直插封装(DIP8)和14脚塑料小型封装(SO14)两种封装。。

2.启动阶段

上电后,电路进入启动状态,此时上桥HS关断,下桥LS导通。内部电流源(1mA)对VDD上电容CVDD和FS脚上电容进行充电,内部电路进行复位。此时,RC和SW将会进行接地处理。一旦VDD>VDD(start)(典型为11V),而且此时未激活过温保护(OTP),电路便结束启动状态。注意:一旦VDD

3.预热阶段

当VDD>VDD(start)且OTP未激活,电路进入预热状态,在预热状态下,VDD电源由dvdt充电泵提供(见图2)。此时SW脚上电容被Isweep充电,半桥电路开始振荡,其振荡信号如图3所示,初始振荡频率为工作频率的2.5倍,在预热过程中会逐渐下降到正常的工作频率。在预热状态下,电路对灯丝进行预热处理,以减少灯丝启动时的损耗,延长灯的使用寿命。外部电阻RSENSE用来检测预热电流,使得RSENSE的峰值电压等于内部参考电压Vref(prht)(0.5V)。预热时间由外部电容CSW来设定,一旦CSW上电压下降到VSW(prht)时,电路结束预热,如图4所示。

4.点火阶段

灯丝预热结束后,频率开始下降,一旦频率达到谐振频率,在灯两端LC上发生串联谐振,产生一个600-1200V的高压将灯管击穿,完成对灯丝点火。正常运行下,RMS控制被激活,通过控制灯丝电流的RMS值,可以将IC损耗和IC温度控制在恒定值。

电路在运行过程中,UBA2211内部提供了一个死区时间(图3中的tno),防止上桥和下桥功率开关同时导通。UBA2211还提供过温保护(OTP)、冷启动下最小辉光放电控制、防饱和保护和容性模式保护。

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