日光燈電子鎮(zhèn)流器電路工作原理與應(yīng)用詳解

下面我們將以一個(gè)典型的整流器控制集成電路UBA2021為例對(duì)電子整流器進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹。

一、UBA2021的特點(diǎn)與工作原理

1、 UBA2021的特點(diǎn)

UBA2021是用于CFL型熒光燈和TL型熒光燈電子鎮(zhèn)流器用控制集成電路，含有驅(qū)動(dòng)外圍半橋功率晶體管、振蕩電路和用于燈管預(yù)熱、點(diǎn)火、正常工作和燈電路故障保護(hù)的有關(guān)控制功能?？捎糜诮涣魇须娸斎腚妷焊哌_(dá)240Vrms的應(yīng)用場(chǎng)合。它的預(yù)熱工作頻率為108kHz，正常工作頻率為43kHz，驅(qū)動(dòng)信號(hào)死時(shí)間為1.4μs。

利用UBA2021可以調(diào)節(jié)燈電路的預(yù)熱時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間，調(diào)節(jié)燈電路的燈預(yù)熱電流和燈負(fù)載輸出功率（調(diào)光），由UBA2021組成的燈電路具有過(guò)溫度保護(hù)控制功能、燈電路容性工作模式保護(hù)和外接功率晶體管MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓過(guò)低等故障工作狀態(tài)的保護(hù)控制功能。

UBA2021有DIP14和SO14兩種封裝形式，引腳圖如圖1所示，工作框圖如圖2所示，引腳功能如表1所示，電路主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。











2、 UBA2021的工作原理

（1） UBA2021啟動(dòng)

通過(guò)接至供電電源正極的電阻RRHV（見(jiàn)圖6）和接至引腳5的電容CS9，UBA2021可以完成燈電路的啟動(dòng)控制，在電路剛一啟動(dòng)期間，MOSFET晶體管VT2導(dǎo)通，而MOSFET晶體管VT1不導(dǎo)通，以確保自舉升壓Cboot的充電。在電路的啟動(dòng)工作狀態(tài)，UBA2021復(fù)位，當(dāng)UBA2021的引腳5的電壓為時(shí)，UBA2021開(kāi)始被復(fù)位，直至引腳5的電壓為，UBA2021開(kāi)始它的啟動(dòng)工作。

（2） 電路振蕩

當(dāng)UBA2021的引腳5VS的電壓達(dá)到電壓時(shí)，UBA2021開(kāi)始它的預(yù)熱工作，內(nèi)部的一個(gè)電流控制型的鋸齒波振蕩電路開(kāi)始工作，這個(gè)鋸齒波振蕩頻率由接至UBA2021引腳12的電容CCF和流出該引腳的電流（主要由外接電阻RRREF）決定，這個(gè)鋸齒波振蕩信號(hào)頻率經(jīng)2分頻后就是燈負(fù)載的工作頻率，圖3為UBA2021的定時(shí)圖，圖中的時(shí)間tno表示燈電路的死時(shí)間，這個(gè)死時(shí)間的大小和第10引腳的IRREF的大小有關(guān)。



（3） UBA2021的預(yù)熱工作模式

UBA2021一開(kāi)始以2.5(108kHz)的振蕩頻率開(kāi)始工作，電路的振蕩頻率隨之下降直至由Ishunt電流預(yù)先設(shè)定的頻率（見(jiàn)圖4和圖6），電路振蕩頻率的下降速率和接至CI引腳14的電容CCI的參數(shù)有關(guān)。在燈電路預(yù)熱工作期間的振蕩頻率大約為90kHz，這個(gè)振蕩頻率是大天燈負(fù)載電路的諧振頻率，即這時(shí)燈不發(fā)光，而燈負(fù)載諧振電路由元件L2、C5和燈管的燈絲電阻組成，燈電路的預(yù)熱時(shí)間由接至UBA2021的引腳8的電容CCP的參數(shù)決定，如果把UBA2021的CP引腳8接地，這時(shí)電路將一直處于預(yù)熱工作狀態(tài)，在燈電路的預(yù)熱工作狀態(tài)下，通過(guò)檢測(cè)電阻Rshunt兩端的電壓和RS引腳9的電壓，可以檢測(cè)燈電路的預(yù)熱工作狀態(tài)，并決定V電壓的大小。如果RS引腳9上的電壓VRS＞，則電路的振蕩頻率下降，如果VRS＜，則電路的振蕩頻率上升。



（4） 燈電路的點(diǎn)火工作狀態(tài)

通過(guò)檢測(cè)UBA2021的RS引腳9的電壓可以檢測(cè)燈電路到底是工作于預(yù)熱、點(diǎn)火還是工作狀態(tài)，并可以避免燈電路工作于容性負(fù)載工作模式，通過(guò)引腳9RS電壓的控制，可以使燈電路的振蕩頻率向燈電路的工作頻率方向變化（燈電路的工作頻率大約為43kHz），在燈電路的點(diǎn)火工作期間的頻率變化速率要比燈電路的在預(yù)熱期間的頻率變化速率低。在燈電路的振蕩頻率變化期間會(huì)掃過(guò)燈負(fù)載諧振電路的諧振頻率，燈電路的諧振高電壓最終會(huì)點(diǎn)燃燈管。

（5） 燈電路的正常工作狀態(tài)

如果在燈電路的頻率變化期間（指由預(yù)熱、點(diǎn)火期間燈電路的振蕩頻率變化）點(diǎn)燃了燈管，這時(shí)燈電路將工作于正常工作頻率上，UBA2021可以按以下的兩種方式之一進(jìn)入燈電路的正常工作狀態(tài)。

① 如果燈電路還未到達(dá)正常工作頻率范圍（見(jiàn)圖4），則經(jīng)過(guò)點(diǎn)火時(shí)間后，燈電路會(huì)進(jìn)入正常工作頻率的狀態(tài)。

② 一旦進(jìn)入燈電路的正常工作頻率范圍，而燈電路的正常工作頻率由UBA2021的外圍元件RRREF和CCF決定（見(jiàn)圖6）。

（6） 燈電路的前饋工作頻率

前面提到的決定燈電路振蕩頻率的控制電壓和半橋功率級(jí)的供電電壓有關(guān)（見(jiàn)圖5），在前饋工作狀態(tài)下電流控制型振蕩電路的工作電流和流經(jīng)電阻RRHV的參數(shù)有關(guān)，在燈電路的正常工作范圍內(nèi)，燈電路的前饋工作頻率和流經(jīng)電阻RRHV的電流成正比（見(jiàn)圖5）。如果這個(gè)電流超過(guò)了1.0"1.6mA的工作范圍，則前饋工作頻率被固定。為了避免由于燈電路前饋對(duì)供電電壓Vin的影響，在UBA2021的第8引腳CP接了一只電容CCP，同時(shí)電容CCP也和燈電路的預(yù)熱時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間有關(guān)。



（7） 燈電路的容性工作模式保護(hù)

當(dāng)燈電路完成預(yù)熱工作模式后，UBA2021會(huì)使燈電路工作于ZVS工作狀態(tài)并避免燈電路過(guò)于接近容性工作模式，這個(gè)控制功能可以由UBA2021的RS引腳9上的電壓來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，如果在VT2導(dǎo)通期間，在RS引腳9上的電壓低于則燈電路就判定電路工作在了容性負(fù)載工作模式，將導(dǎo)致燈電路的工作頻率上升。如果燈電路沒(méi)有工作于容性負(fù)載工作模式，則燈電路的工作頻率會(huì)朝前饋工作頻率的方向變化，燈電路的工作頻率控制是通過(guò)UBA2021的CI引腳14來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（8） UBA2021的供電

燈電路一開(kāi)始工作期間，UBA2021的供電由交流市電經(jīng)整流輸出后的直流電壓經(jīng)電阻RRHV供電，同時(shí)通過(guò)UBA2021的內(nèi)部二極管電路為引腳5外接的電容CS9充電，一旦VS引腳5上的電壓超過(guò)，則UBA2021內(nèi)部的振蕩電路開(kāi)始振蕩，當(dāng)燈電路的預(yù)熱工作時(shí)間結(jié)束，通過(guò)UBA2021的內(nèi)部電路將RHV引腳13和VS引腳5相連接，通過(guò)電容CS7對(duì)電容CS9充電，并且VS引腳5的電壓最大值為
。

（9） USA2021外接功率晶體管MOSFET VT1和VT2的驅(qū)動(dòng)電壓

UBA2021的高端驅(qū)動(dòng)電路的供電來(lái)自于自舉升壓電容Cboot，在VT2導(dǎo)通期間，通過(guò)UBA2021內(nèi)部的自舉升壓二極管對(duì)自舉升壓電容Cboot充電，在電壓的位置，UBA2021內(nèi)部振蕩電路停止振蕩。在燈電路的振蕩頻率小于75kHz時(shí)，VT1、VT2的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為8V；在振蕩頻率為75"85kHz范圍內(nèi)時(shí)，VT1、VT2的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為7V；在振蕩頻率大于85kHz時(shí)，VT1、VT2的柵-源驅(qū)動(dòng)電壓最小值為6V。

（10） 燈電路的工作頻率變化

在燈電路的振蕩工作期間的任一時(shí)刻，燈電路的工作頻率將會(huì)被限定在ff