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TL鎮(zhèn)流器電子驅(qū)動(dòng)器VK06TL的應(yīng)用
摘要:VK06TL是ST公司生產(chǎn)的帶有控制電路和復(fù)合功率開關(guān)的TL電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)器。用該器件設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器時(shí),其燈預(yù)熱頻率、穩(wěn)態(tài)工作頻率及燈壽終定時(shí)保護(hù)等一些參數(shù)均可通過外部元件來設(shè)定。文中介紹了VK06TL的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn),給出了其工作原理和典型應(yīng)用電路。關(guān)鍵詞:TL鎮(zhèn)流器;驅(qū)動(dòng)器;VK06TL;預(yù)熱;保護(hù)
。备攀
意法半導(dǎo)體公司?ST?生產(chǎn)的VKO5CFL芯片自投放市場以來,已被廣泛應(yīng)用于緊湊型熒光燈?CFL?電子鎮(zhèn)流器中,而不久前ST公司又推出了VK06TL單片IC,該芯片的主要應(yīng)用是直管形熒光燈?TL?電子鎮(zhèn)流器。使用兩塊VK06TL和少量元件即可組成60W以下TL電子鎮(zhèn)流器半橋逆變器。采用VK06TL作為半橋驅(qū)動(dòng)器的TL鎮(zhèn)流器,其燈預(yù)熱頻率、穩(wěn)態(tài)工作頻率及燈壽終定時(shí)保護(hù)等一些參數(shù)均可通過IC外部元件進(jìn)行設(shè)定,而且還帶有過熱關(guān)斷功能。此外,VK06TL之間的參數(shù)匹配性非常好,因而使用時(shí)不必進(jìn)行挑選“配對”,而且器件堅(jiān)固耐用,高溫性能極佳。
2結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
。郑耍埃叮裕舔(qū)動(dòng)器采用16引腳SO封裝形式,由于9~16腳均為集電極,故有效引腳為9個(gè),圖1為其引腳排列。
VK06TL電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部除集成有控制電路和保護(hù)電路外,還集成了被稱作“發(fā)射器開關(guān)”(Emitterswitch)的功率驅(qū)動(dòng)輸出級(jí),VK06TL的內(nèi)部電路組成如圖2所示。
VK06TL的主要性能特點(diǎn)如下:
●內(nèi)部帶有高壓雙極型NPN復(fù)合晶體管和一個(gè)低壓MOSFET組成的“發(fā)射器開關(guān)”,級(jí)聯(lián)功率開關(guān)器件的擊穿電壓BVCSO不小于520V,集電極電流Ic?rms?為0.5A,峰值集電極電流ICM為5A,開關(guān)頻率可達(dá)200kHz;
●內(nèi)含續(xù)流二極管?連接于VK06TL內(nèi)部源極或地與片內(nèi)復(fù)合晶體管的集電極之間?和擊穿值約30V的雙向交流開關(guān)二極管DIAC(連接于VK06TL的4腳與片內(nèi)復(fù)合晶體管集電極之間);
●由VK06TL組成的電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)電路的預(yù)熱頻率、預(yù)熱時(shí)間、穩(wěn)態(tài)工作頻率和燈壽終保護(hù)定時(shí)等功能參數(shù)均可通過外部元件設(shè)定;
●電源電壓Vdd被內(nèi)部箝位在7V。
。硲(yīng)用電路及工作原理
圖3所示是由兩塊VK06TL芯片組成的?40W?TL電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)電路。該鎮(zhèn)流器的輸入端M1、M2可連接400V的DC電壓,而輸入端AC1、AC2則可以連接185~265V的AC電壓。因此,該電子鎮(zhèn)流器的DC干線電壓范圍為250~400V。高端VK06TL(IC1)和低端VK06TL(IC2)的腳6(腳Vdd)上的電源電壓可分別通過R5-C5和R1-C1網(wǎng)絡(luò)獲得。將電阻R1通過燈絲連接到DC干線電壓的目的是便于在更換燈管之后電路能夠自動(dòng)重啟。
通過R2可對C2進(jìn)行充電。當(dāng)C2上的電壓達(dá)到30V時(shí),IC2腳4內(nèi)的DIAC擊穿,功率開關(guān)器件導(dǎo)通,振蕩器啟動(dòng)。而高端IC1腳4上連接的20V齊納二極管D3則可用于避免IC1內(nèi)的DIAC擊穿,從而使IC1A功率開關(guān)能夠可靠接通。
繞在扼流圈上的兩個(gè)次級(jí)繞組?N2、N3?用于驅(qū)動(dòng)IC1和IC2的開/關(guān)。當(dāng)VK06TL腳5上的電壓超過2.2V時(shí),驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通;而在該腳電壓低于0.8V時(shí),驅(qū)動(dòng)器截止。此外,通過R4-C4和R3-C3組成的濾波電路,可保證電路正常工作,同時(shí)也可以避免硬開關(guān)現(xiàn)象發(fā)生。
。桑茫蹦_1上的電容C7和IC2腳1上的電容C9可用來設(shè)定預(yù)熱階段的工作頻率。通過VK06TL腳1內(nèi)部的一個(gè)350μA的電流源可對外部電容C7和C9充電。C7和C9均選820pF時(shí),系統(tǒng)占空比為50%。由于扼流圈(NI)的電感值L為1.8mH,而燈啟動(dòng)電容C16為8.2nF,預(yù)熱頻率為53kHz。因此,該電路的DC電壓為300V時(shí),其峰值電流為1A。
圖3
當(dāng)電容C11、C12的充電電壓達(dá)到4.2V時(shí),預(yù)熱階段結(jié)束,此后7腳內(nèi)部的開關(guān)與地接通,以使C8和C10分別與C7和C9相并聯(lián)而使頻率漸減,從而引起輸出級(jí)扼流圈?N1?和C16?由于C15?C16,C15影響可忽略?組成的LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振,并在C16兩端產(chǎn)生高壓以對燈點(diǎn)火,爾后頻率下降到穩(wěn)壓工作頻率。當(dāng)選擇C11和C12為4.7μF時(shí),預(yù)熱時(shí)間約為1s。當(dāng)C8和C10均為820pF時(shí),穩(wěn)態(tài)工作頻率為37kHz。DC母線電壓為400V時(shí),IC的峰值電流為750mA。
眾所周知,當(dāng)熒光燈達(dá)到壽命終結(jié)?endoflife?時(shí),鎮(zhèn)流器將使燈連續(xù)工作,從而引起燈管過熱并產(chǎn)生放電“煙霧”,同時(shí)在燈陰極上產(chǎn)生非常高的電壓,以使燈和鎮(zhèn)流器處于異常和危險(xiǎn)的狀態(tài)。因此,設(shè)計(jì)時(shí),在鎮(zhèn)流器中必須設(shè)置燈壽終保護(hù)電路。
在實(shí)際應(yīng)用中,IC1的8腳接半橋中點(diǎn),燈壽終保護(hù)由IC2及其腳8與地之間的電容C13?和R9?來實(shí)現(xiàn)。圖4所示是燈壽終(EOL)保護(hù)電路。其中電流感測電阻Rsense用于檢測最大燈峰值電流。當(dāng)Rsense兩端電壓超過0.1V(相當(dāng)于1.8A的燈電流)時(shí),比較器C1將使開關(guān)T1接通,以使內(nèi)部充電電流對8腳外部電容CapE01(即C13)充電。當(dāng)C13上的充電電壓達(dá)到4.2V時(shí),比較器C2使T2接通并維持電容充電。C13為470nF時(shí),電路可在預(yù)熱之后約100ms之內(nèi)執(zhí)行EOL保護(hù)功能。
在燈處于EOL條件下,通常會(huì)有一個(gè)非常大的電流在電路中流動(dòng)。在低端VK06TL的腳1與腳5之間連接D1、D2和R7可以對燈壽終情況下的大電流進(jìn)行限制。在預(yù)熱階段,燈電流通常會(huì)增加到2.8A,然后在100ms后,電路將在燈EOL保護(hù)電路的作用下停止振蕩。
此外,由于VK06TL內(nèi)置有熱保護(hù)電路,因此,通過EOL保護(hù)電路同樣會(huì)在芯片結(jié)溫超過150℃時(shí)使振蕩器截止。然后,只有當(dāng)芯片結(jié)溫降至135℃以下時(shí),VK06TL才會(huì)自動(dòng)再啟動(dòng)。
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