基于ICB1FL02G的高功率节能灯的设计.pdfVIP

电子发烧友 电子技术论坛 【技术文章】基于ICB1FL02G 的高功率节能灯设计 基于 ICB1FL02G 的高功率节能灯设计 编者按：现在对于照明质量的要求正日益提高。对于办公楼宇、商场照明和户外泛光照明而言，有两 种光源的发展趋势值得我们注意。一种是高强度放电灯(HID)，另一种就是本文将要介绍的高功率节 能灯。高功率节能灯的发光效率可以达到 80lm/W，显色指数可以达到 90 以上，同时具有低成本、 长寿命的特性。对于传统的节能灯来说，功率普遍在 35W 以下，构成镇流器的电路也相对比较简单， 通常用自激电路或简单的芯片就能实现，没有功率因素校正(PFC)功能。但是对于大功率节能灯来说， 这样的电路就远远不能满足其自身要求了。 图 1：采用 ICB1FL02G 的 120W 节能灯电路图。 英飞凌科技公司推出的一款用于荧光灯和大功率节能灯电子镇流器的控制芯片 ICB1FL02G，包 含了独特的控制特性和全面的保护功能，可以用最少的外部元件实现单个或者多个灯管的操作。其芯 片内部集成了 PFC 控制器和半桥控制部分，并且针对 T5 灯管的特殊要求进行了优化。针对灯管的保 护功能有：可编程预热以延长灯管寿命、寿命终了保护(EOL)、容性模式保护、灯管整流效应和直流 状态保护、灯管移除保护，以及点灯电压保护。 ICB1FL02G 共有两个功能模块，第一个功能模块是 BOOST PFC 电路的控制，第二个功能模块是半 桥逆变电路的控制。在 PFC 控制电路中，这款芯片工作在临界导通模式，并内置了数字式的 PI滤波 器。与传统的控制芯片相比(例如 TDA4863)，它减少了两个引脚。在半桥逆变控制电路中，用于驱动 半桥高压侧浮地 MOSFET 的驱动是利用了芯片集成的空心变压器这种专利技术，使得高低压隔离能力 达到了 900V，满足了一些特殊规格的需要。镇流器的预热频率、预热时间和灯管工作频率只需要外 电子发烧友 电子技术论坛 部电阻就可以设定。高度集成化也使得在大功率节能灯应用中的紧凑化成为可能。 120W 节能灯设计 接下来以一款欧司朗公司的 120W节能灯为例，详细阐述其设计过程。电路原理图如图 1 所示。镇 流器的一般参数设定如表 1 所示： 图 2：ICB1FL02 在 PFC 极的保护。 当主输入信号接入后，电流流经 R1 和 R2给电容 C7 和C7-1 充电，此刻芯片消耗的电流典型值在 100μA 以下，直到供电电压 VCC 达到 10V。超过此电压后，管脚 RES 端会输出一个 20μA 的电流，用 电子发烧友 电子技术论坛 图 3：从启动到稳态工作的频率和灯电压变化。 最低输入电压时： 最高输入电压时： 轻载进入 DCM 时： 其中PFC 效率 ηPFC 为 0.95，TON_MAX 为 IC 内部固定，为 23.5μs。PFC 拥有完善的保护功能，涵盖 了 PFC 过压、欠压、开环及过流保护。其保护框图如图 2 所示。因此在选择 PFC 极电压和电流采样电 阻时，要注意其相对应的保护门限。 半桥逆变电路工作原理 ICB1FL02G 逆变半桥电路的典型工作过程如图 3 所示。刚开始半桥逆变电路以固定的 125kHz 运 行，在 10ms 固定时间内通过 16 步递减到由 R12 所决定的预热频率。预热的时间可以通过调整 R13 的阻值，在 0 到 2,000ms 之间选择。然后工作频率还会在 40ms 时间内继续下降 128步，最后运行在 由 R5 决定的稳态工作频率下。 电子发烧友 电子技术论坛 在点灯状态下，因为谐振回路没有负载，灯管会承受高电压，谐振回路里会流过比较大的无功电 流。电阻 R14 检测这个无功电流。当管脚 LSCS 的电压检测到高于 0.8V 时，工作频率会停止下降，然 后上升一段时间，之后再继续下降，直到再次触发此 0.8V 阈值或灯管被击穿。通过这种检测，如果 灯没被点亮，点灯状态的时间会从 40ms 增加到 235ms，同时灯管上的电压会保持设定的电压值