具有功率因數(shù)校正、控制和保護(hù)功能的熒光燈鎮(zhèn)流器集成電路

　　熒光燈鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)正在向全電子化照明系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。與五年前的器件相比，日益成熟的電子鎮(zhèn)流器技術(shù)現(xiàn)在能以更低的系統(tǒng)成本提供更好的性能。其中IR2166和IR2167控制集成電路便是最新一代電子鎮(zhèn)流器控制集成電路的代表。為了了解這兩種集成電路的有關(guān)特性，我們先看一看它們能夠彌補(bǔ)磁性鎮(zhèn)流器不足之處的性能優(yōu)點(diǎn)，包括：

　　• 無閃爍照明

　　• 無可聞噪音

　　• 輕易增加功率因數(shù)校正

　　電燈閃爍的考慮是很重要的，因?yàn)榇判枣?zhèn)流器在60Hz工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生閃爍。與之對(duì)比，電子鎮(zhèn)流器將60Hz電源轉(zhuǎn)成高頻，因此它將電燈閃爍降低到感受不到的水平。另外，高頻產(chǎn)生更少的熱，效率也更高。

　　磁性鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生可聞噪音，因?yàn)樗褂貌僮饔?0Hz的鐵芯電磁元件，而設(shè)計(jì)優(yōu)秀的高頻電子鎮(zhèn)流器是不會(huì)發(fā)出可聞的交流哼聲。

　　功率因數(shù)校正（PFC）可以很容易加到所有類型的電子鎮(zhèn)流器中，但是對(duì)磁性鎮(zhèn)流器來說就很困難。PFC電路可修正交流電流，使輸入電壓和電流轉(zhuǎn)為正弦波，并將諧波含量變得非常小。另外，由PFC電路得到的高功率因數(shù)也提高了效率和減小了成本。鎮(zhèn)流器諧波的目標(biāo)是保持低于照明系統(tǒng)諧波電流的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-3-2 C級(jí)限制。

　　功率因數(shù)校正與總諧波失真（THD，即由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的功率諧波）也有關(guān)系。由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的任何諧波也會(huì)對(duì)其它連接在同一個(gè)電源的電子系統(tǒng)造成壞的影響。功率因數(shù)為1.0意味著輸入功率是純正弦波和無諧波失真（THD=0%），因此最好是有高功率因數(shù)（PF）和低THD。

　　當(dāng)決定采用全電子方案后，設(shè)計(jì)師需考慮用于照明系統(tǒng)的多個(gè)控制IC的特性。這些特性能影響電子鎮(zhèn)流器的整體系統(tǒng)成本。最大的成本因數(shù)大概是使用元件的數(shù)量，它影響硬件存放、元件布局及整體工程設(shè)計(jì)，主要的問題是：

　　• 單片IC能否提供完整的鎮(zhèn)流器控制？單片IC減小了硬件的成本，簡(jiǎn)化了鎮(zhèn)流器到燈的接口。

　　• IC是否適用于寬范圍的燈類型和尺寸？?jī)?chǔ)存適用于所有系統(tǒng)配置的單片IC能減小硬件庫存。

　　• 控制IC是否可以編程，以便根據(jù)應(yīng)用的要求設(shè)置系統(tǒng)特性？這樣可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活。

　　• IC是否內(nèi)置了功率因數(shù)校正（PFC）？?jī)?nèi)置PFC電路可以減小整體元件數(shù)量。

　　• 是否有演示板？它可以簡(jiǎn)化照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　• 演示板是否備有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件？它可以幫助設(shè)計(jì)師并減小產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間。

　　IR2166和IR2167給上面的問題的回答全都是“是”。老一代電子鎮(zhèn)流器控制器采用一顆分離的控制IC、柵極驅(qū)動(dòng)IC和PFC IC，而IR2166和IR2167是采用單芯片方案，減低系統(tǒng)成本。除了減少元件數(shù)量外，這些IC也簡(jiǎn)化安裝，提高可靠性和節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。另外，它們也減小新熒光燈照明系統(tǒng)投放市場(chǎng)的時(shí)間。

　　IR2166器件備有狀態(tài)機(jī)器以控制鎮(zhèn)流器的工作時(shí)序，包括欠壓鎖定、預(yù)熱、觸發(fā)、運(yùn)行和故障模式。該芯片集成了可編程預(yù)熱時(shí)間和頻率，能將燈絲加熱到適當(dāng)?shù)陌l(fā)射溫度。這種特性能將電燈壽命延長(zhǎng)達(dá)三十倍，同時(shí)降低所需觸發(fā)電壓。可編程的死區(qū)時(shí)間、預(yù)熱和運(yùn)行頻率的特性使IR2166能通過簡(jiǎn)單地修改元件就可以適配許多不同類型的燈。另外，通用的90V~260V交流輸入能針對(duì)全球市場(chǎng)簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，減低為不同地區(qū)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)的需要。

　　熒光燈鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)正在向全電子化照明系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。與五年前的器件相比，日益成熟的電子鎮(zhèn)流器技術(shù)現(xiàn)在能以更低的系統(tǒng)成本提供更好的性能。其中IR2166和IR2167控制集成電路便是最新一代電子鎮(zhèn)流器控制集成電路的代表。為了了解這兩種集成電路的有關(guān)特性，我們先看一看它們能夠彌補(bǔ)磁性鎮(zhèn)流器不足之處的性能優(yōu)點(diǎn)，包括：

　　• 無閃爍照明

　　• 無可聞噪音

　　• 輕易增加功率因數(shù)校正

　　電燈閃爍的考慮是很重要的，因?yàn)榇判枣?zhèn)流器在60Hz工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生閃爍。與之對(duì)比，電子鎮(zhèn)流器將60Hz電源轉(zhuǎn)成高頻，因此它將電燈閃爍降低到感受不到的水平。另外，高頻產(chǎn)生更少的熱，效率也更高。

　　磁性鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生可聞噪音，因?yàn)樗褂貌僮饔?0Hz的鐵芯電磁元件，而設(shè)計(jì)優(yōu)秀的高頻電子鎮(zhèn)流器是不會(huì)發(fā)出可聞的交流哼聲。

　　功率因數(shù)校正（PFC）可以很容易加到所有類型的電子鎮(zhèn)流器中，但是對(duì)磁性鎮(zhèn)流器來說就很困難。PFC電路可修正交流電流，使輸入電壓和電流轉(zhuǎn)為正弦波，并將諧波含量變得非常小。另外，由PFC電路得到的高功率因數(shù)也提高了效率和減小了成本。鎮(zhèn)流器諧波的目標(biāo)是保持低于照明系統(tǒng)諧波電流的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-3-2 C級(jí)限制。

　　功率因數(shù)校正與總諧波失真（THD，即由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的功率諧波）也有關(guān)系。由鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的任何諧波也會(huì)對(duì)其它連接在同一個(gè)電源的電子系統(tǒng)造成壞的影響。功率因數(shù)為1.0意味著輸入功率是純正弦波和無諧波失真（THD=0%），因此最好是有高功率因數(shù)（PF）和低THD。

　　當(dāng)決定采用全電子方案后，設(shè)計(jì)師需考慮用于照明系統(tǒng)的多個(gè)控制IC的特性。這些特性能影響電子鎮(zhèn)流器的整體系統(tǒng)成本。最大的成本因數(shù)大概是使用元件的數(shù)量，它影響硬件存放、元件布局及整體工程設(shè)計(jì)，主要的問題是：

　　• 單片IC能否提供完整的鎮(zhèn)流器控制？單片IC減小了硬件的成本，簡(jiǎn)化了鎮(zhèn)流器到燈的接口。

　　• IC是否適用于寬范圍的燈類型和尺寸？?jī)?chǔ)存適用于所有系統(tǒng)配置的單片IC能減小硬件庫存。

　　• 控制IC是否可以編程，以便根據(jù)應(yīng)用的要求設(shè)置系統(tǒng)特性？這樣可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活。

　　• IC是否內(nèi)置了功率因數(shù)校正（PFC）？?jī)?nèi)置PFC電路可以減小整體元件數(shù)量。

　　• 是否有演示板？它可以簡(jiǎn)化照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　• 演示板是否備有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件？它可以幫助設(shè)計(jì)師并減小產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間。

　　IR2166和IR2167給上面的問題的回答全都是“是”。老一代電子鎮(zhèn)流器控制器采用一顆分離的控制IC、柵極驅(qū)動(dòng)IC和PFC IC，而IR2166和IR2167是采用單芯片方案，減低系統(tǒng)成本。除了減少元件數(shù)量外，這些IC也簡(jiǎn)化安裝，提高可靠性和節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間。另外，它們也減小新熒光燈照明系統(tǒng)投放市場(chǎng)的時(shí)間。

　　IR2166器件備有狀態(tài)機(jī)器以控制鎮(zhèn)流器的工作時(shí)序，包括欠壓鎖定、預(yù)熱、觸發(fā)、運(yùn)行和故障模式。該芯片集成了可編程預(yù)熱時(shí)間和頻率，能將燈絲加熱到適當(dāng)?shù)陌l(fā)射溫度。這種特性能將電燈壽命延長(zhǎng)達(dá)三十倍，同時(shí)降低所需觸發(fā)電壓。可編程的死區(qū)時(shí)間、預(yù)熱和運(yùn)行頻率的特性使IR2166能通過簡(jiǎn)單地修改元件就可以適配許多不同類型的燈。另外，通用的90V~260V交流輸入能針對(duì)全球市場(chǎng)簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，減低為不同地區(qū)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)的需要。

圖1：IR2167鎮(zhèn)流器控制系統(tǒng)

圖片1：IR2166熒光燈鎮(zhèn)流器控制器和演示板