新型CFL和卤素控制IC引领全球照明市场

概述
目前全球照明市场上采用的技术主要包括磁性荧光管、电子荧光管、自整流型紧凑荧光管(CFL)、卤素以及高强放电技术HID。
由于电子荧光管技术采用不同于磁性荧光管的发光源，主要应用包括工业建筑、小型办公照明、住宅以及宾馆照明、卤素型的零售照明以及户外HID照明等。除了白炽灯泡和磁性整流器件之外，几乎很难看到某一种发光源或者控制电路能够被其它技术取代，每种新型的发光技术都有与之对应的应用领域，采用电子荧光管技术的照明产品由于其能量的有效性将会得到进一步推广。

HVJI技术
目前，高压节隔离技术(HVJI)在功率电子领域获得了广泛的应用，HVJI技术可确保低压控制电路处于隔离槽中且隔离开600V的高压，所以在单芯片上即可实现高边到低边的驱动能力以控制不同的功率转换器拓扑电路，如广泛使用的图腾极半桥拓扑结构。

照明控制IC
IR2153是采用HVJI技术的照明IC，集成有标准的555定时器电路和高低边驱动电路。IR2156拓展了IR2153的功能，包括预加热和错误处理等，从而延长了使用寿命，增加了使用的可靠性。而IR2166又增加了主动功率因素校正(PFC)功能，从而实现了全整流控制的单芯片解决方案，如图1所示。在IR2166上包括两个分开的晶振、一个控制整流的输入、另一个控制灯管。然而为了满足新型T5荧光灯的控制要求，IR2166设有一个EOL引脚以探测灯管在寿命末期的过压，从而实现在高压报警或者危险的情况下保证整流处于安全状态。

IR2520D小而实用
另外一个主要的市场就是采用CFL技术的灯管。传统的控制电路都采用自振型而且成本较高。由于可靠性问题使得自振型的解决方案极大地阻碍了市场的快速增长。IR2156是能够满足CFL控制电路的要求，而且带有附加的功能。尽管IR2153不能提供完全的解决方案，但使用很容易，它仅有8个引脚，从而降低了成本。新型CFL控制IC的挑战仍然是保持小型化并提供整流必需的功能，而不一定多余8引脚。
到目前为止，HVJI技术主要用来隔离高压电路和门驱动控制电路，芯片IR2520D扩展了传感功能以控制照明。为了带有传感功能，以前的IC设计需要一个分开的引脚，如低直流总线、过流以及照明关断等。IR2520D采用HVJI技术和新的控制算法并通过一个引脚来传感所需参数的信号。这个引脚就是分开高压直流总线和公共端的半桥中点，这意味着当低边的半桥开关打开时完成信号的测量，当高边半桥开关打开时低边半桥电路抵御高压击穿。IR2520D通过采用三个内部高压MOSFET实现这个功能，并使用新型控制算法如ZVS保护以及浪涌因数探测来完成所需的整流功能，剩余的引脚用来设置最小工作频率和预热时间(见图2)。再加上高频振动功能以移出千赫以上的频率从而获得最小频率以减小外部EMI滤波的需要。

IR2161：HVJI技术新应用
现存的自振整流解决方案和相对高的成本压力给采用卤素技术的发光管控制带来了挑战。由于过载和短路使得电子变压器很容易损坏，为了使卤素灯管平缓而连续的变暗，需要使用一个三端的双向可控硅开关元件。IR2161面临的挑战就是提供广泛的保护特性、灯管电压调节和变暗以及小型的8引脚封装。
使用三个高压MOSFET来探测半桥电压，并在开关周期的死区时间探测到电压接近零时刻，同时只要探测到半桥电压脱离出相应的轨道芯片就可自适应地确保开关打开。通过使用这种自适应的死区时间探测功能，可以避免硬开关，从而减小开关损耗。
使用IR2161控制卤素发光管的解决方案可以大大降低元件数并有较高的性能(见图3)。和CFL市场一样，IC+MOSFET技术的结合增加了产品的可制造性和可靠性，有助于推动市场的进一步应用。

结语
新型的CFL和卤素控制IC代表了最新革新高压电路技术的应用，如零电压开关保护、浪涌因素探测和自适应死区时间。为了迎接市场的挑战，这些革新性的技术将是关键因素，同时还要确保封装要求以及成本的限制。■  (红林译)