美國(guó)鎮(zhèn)流器電路圖

1. 概述

　　ML4831是一種亮度可調(diào)的高功率因數(shù)、高效率電子鎮(zhèn)流器控制器。它主要由功率因數(shù)控制器、振蕩器、預(yù)熱關(guān)斷時(shí)序、控制選通邏輯、輸出驅(qū)動(dòng)器及過(guò)壓、過(guò)熱保護(hù)等部分組成（參見(jiàn)圖1）。重新啟動(dòng)和燈管再輸出由外部時(shí)序控制，并且考慮到對(duì)不同燈管特性的綜合控制，鎮(zhèn)流器控制裝置可通過(guò)頻率調(diào)制（FM）來(lái)調(diào)整燈管的功率，通過(guò)補(bǔ)償編程調(diào)整燈管的功率，通過(guò)補(bǔ)償編程來(lái)調(diào)整壓控振蕩器（VCO）的工作頻率。這些功能集成在一塊芯片上，它可以在不同的場(chǎng)合下使用。

　　芯片的主要特點(diǎn)如下：
　　●功率因數(shù)校正和功率調(diào)節(jié)功能由一塊集成電路完成。
　　●低失真，高效率，連續(xù)升壓，平均電流檢測(cè)功率因數(shù)。
　　●快速啟動(dòng)或瞬時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)。
　　●燈管電流反饋控制亮度。
　　●變頻調(diào)光和啟動(dòng)。
　　●燈管熄滅情況下，可調(diào)再啟動(dòng)，以避免鎮(zhèn)流器發(fā)熱。
　　●內(nèi)部超溫關(guān)斷保護(hù)代替了外部傳感保護(hù)，保證了設(shè)備的安全。
　　●PFC中過(guò)壓比較器可以消除因負(fù)載開(kāi)路引起的失控。
　　●采用大幅度振蕩器和標(biāo)準(zhǔn)電流乘法器，提高了抗噪力。

2.　引腳功能

　　ML4831采用雙列直插18引腳封裝，引腳排列如圖2所示。各引腳功能說(shuō)明如下：
　　●EA　OUT：PC誤差放大器輸出和校正端。
　　●IA　OUT：PFC平均電流互導(dǎo)放大器的輸出和調(diào)整節(jié)點(diǎn)。
　　●I（SINE）：PFC電流乘法器輸入。
　　●IA+：PFC平均電流互導(dǎo)放大器同相輸入和PFC逐周限流比較器峰值電流檢測(cè)點(diǎn)。
　　●LAMP　F.B：燈管起弧電流取樣(或調(diào)節(jié))誤差放大器的反相輸入端，也是亮度控制輸入節(jié)點(diǎn)。
●LFB OUT：燈管電流誤差跨導(dǎo)放大器輸出。
●R(SET)：外接電阻，它設(shè)定振蕩器的最高頻率Fmax和R(X)/C(x)充電電流。
●INTERRUPT：用于燈管的熄滅檢測(cè)和再起動(dòng)。當(dāng)該腳的時(shí)間間隔后再起動(dòng)。
●R(X)/C(X)：預(yù)熱定時(shí)，亮度鎖定和中斷。
●GND：地
●P GND：芯片功率接地端。
●OUT B：鎮(zhèn)流器的MOSFET驅(qū)動(dòng)輸出端B。
●OUT A：鎮(zhèn)流器的MOSFET驅(qū)動(dòng)輸出端A。
●PFC OUT：PFC MOSFET驅(qū)動(dòng)輸出端。
●VCC：芯片正電源。
●VREF：7.5V參考電壓緩沖輸出端。
●EA_/OVP：PFC誤差放大器反相輸入和OVP比較器輸入端。

3. 主要參數(shù)

●電源ICC：75mA
●輸出電流。流入或流出13、14、15腳的直流電流：250mA
●3腳的乘法器輸入I(SINE)：10mA
●引腳5、9、18輸入電壓：0.3VCC～-2V；
●引腳4輸入電壓：-3～+2V；
●引腳1、6最大過(guò)載電壓：-0.3～+7.7V；
●引腳1、2、3最大過(guò)載電流：±20mA；
●引腳2最大過(guò)載電壓：-0.3～+6V；
●工作溫度范圍：-65～+150℃

4. ML4831主要單元功能介紹

圖1為ML4831的內(nèi)部原理框圖，其中幾個(gè)主要單元的功能如下：
4.1 功率因數(shù)部分
ML4831中的功率因數(shù)修正電路采用平均電流檢測(cè)升壓型功率因數(shù)控制電路。該電路的工作原理可參考有關(guān)資料。
4.2 乘法器
ML4831的乘法器是一個(gè)線性電流輸入的乘法器，是功率因數(shù)控制器的一個(gè)部分。它對(duì)大功率轉(zhuǎn)換引起的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。輸入正弦波電壓經(jīng)整流后的直流電壓，通過(guò)降壓電阻轉(zhuǎn)換成電流，這樣，很小的接地噪聲在PWM(脈寬調(diào)制)比較器的基準(zhǔn)上產(chǎn)生微小。乘法器的輸出電壓加在電流放大器正相輸入端，形成電流誤差放大器的基準(zhǔn)。其傎按下式計(jì)算。
VMUL≈[I(SINE)×(VEA-1.1V)]/4.17mA
其中，I(SINE)為降壓電阻上的電流；VEA為誤差放大器的輸出電壓。乘法器的最高輸出電壓為1V。
4.3 平均電流和輸出電壓的穩(wěn)定
PFC控制部分的脈寬調(diào)制器(PWM)可抑制乘法器輸出引起的正電壓干擾和接在4腳的電流取樣電阻上的負(fù)電壓干擾和接在4腳的電流取樣電阻上的負(fù)電壓干擾。逐周限流用于高速電流瞬變時(shí)，保護(hù)MOSFET。當(dāng)管腳4的電壓低于-1V時(shí)，脈寬調(diào)制器的周期終止。
4.4 過(guò)壓保護(hù)(OVP)
過(guò)壓保護(hù)(OVP)用于負(fù)載突變(燈管損壞開(kāi)路)時(shí)避免電源電路承受過(guò)高的電壓。直流高壓經(jīng)分壓后過(guò)壓保護(hù)值。當(dāng)18腳的電壓高于2.75V時(shí)，PFC晶體管關(guān)斷，而鎮(zhèn)流器將繼續(xù)工作。過(guò)壓保護(hù)值必須設(shè)置在既能使電源部分安全運(yùn)行，又不能過(guò)低而影響升校正回路。

4.5 振蕩器

振蕩器控制原理如圖3所示。振蕩器的振蕩頻率范圍由LFB(燈管反饋)放大器輸出(6腳)控制。當(dāng)燈管電流減小時(shí)，6腳電壓升高，控制信號(hào)增大，電容C(T)充電電流減小，從而使振蕩頻率降低。由于鎮(zhèn)流器輸出網(wǎng)絡(luò)衰減較高的頻率，因此燈管功率提高。

4.6 欠壓封鎖和超溫關(guān)斷

集成電路(IC)內(nèi)部包含一個(gè)并聯(lián)調(diào)節(jié)，它能將電壓VCC限制在13.5V(VCCZ)。IC需要很小的電源電流，這個(gè)電流主要由鎮(zhèn)流變壓器的輔助組供給。當(dāng)VCC低于VCCZ-0.7V時(shí)，IC的靜態(tài)工作電流低于1.7mA，此時(shí)輸出關(guān)斷。這里，IC可由交流市電整流后通過(guò)降壓電阻直接供電。圖4為欠壓封鎖及電源電流波形圖。
為了降低成本，ML4831內(nèi)含有一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)IC的結(jié)溫高于12℃時(shí)，鎮(zhèn)流器將停止工作。為使內(nèi)部傳感器安全代替外部傳感器，必須將IC設(shè)置在鎮(zhèn)流器中的適當(dāng)位置，以確保準(zhǔn)確地檢測(cè)鎮(zhèn)流器的溫度。ML4831芯片的溫度(Tj)可由下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
(Tj)=TA+PD×65℃/W
其中，TA為環(huán)境溫度；PD為芯片的耗散功率。

4.7 起動(dòng)、重新啟動(dòng)、預(yù)熱和關(guān)斷

采用ML4831后，日光燈啟動(dòng)不影響燈管壽命，并且在日光燈熄滅時(shí)鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的熱量很小。
日光燈預(yù)熱和中斷定時(shí)器電路如圖5。C(X)以電流IR(set)/4譯電，然后通過(guò)R(X)放電。C(X)兩端的初始電壓為0.7V(VBE)，由0.7V上升到3.4V所需的時(shí)間為燈絲預(yù)熱時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，振蕩器的充電電流(ICHG)為2.5V/R(set)。這將為燈絲預(yù)熱產(chǎn)生一個(gè)高電流，但又不會(huì)產(chǎn)生使燈管起動(dòng)的高壓。
陰極燈絲預(yù)熱以后，逆變器的頻率降低到Fmin，并產(chǎn)生一個(gè)高電壓來(lái)啟動(dòng)燈管。燈管啟動(dòng)后，兩商電壓不再降低。加到9腳的燈管反饋電壓上升到高于參考電壓Vref時(shí)，C(X)的充電電流中斷并且逆變器封鎖。此時(shí)，C(X)通過(guò)R(X)放電，一直到C(X)兩端電壓下降到門限值1.2V時(shí)，逆變器又開(kāi)始工作。用這種方式關(guān)斷逆變器，可以防止逆變器產(chǎn)生過(guò)大的熱量。
選擇較大阻值的R(X)可以使預(yù)熱時(shí)間足夠長(zhǎng)。在C(X)兩端電壓達(dá)到6.8V門限值以前，LFB OUT對(duì)于振蕩器不起作用，所以，全部功率加到燈管上。然后調(diào)節(jié)亮度，C(X)兩端電壓被箝位在7.5V。
各種狀態(tài)下逆變器工作頻率如右表所列。