基于UBA2211的高效CFL驅動(dòng)器設計

與傳統的白熾燈相比，緊湊型熒光具有發(fā)光效率高、節能效果好、壽命長(cháng)、體積小和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。而在市場(chǎng)方面，緊湊型熒光更是具有廣闊的前景。根據Datapoint Research研究機構統計，全球有20%-25%的電力用于照明，到2012年，全球節能燈泡的銷(xiāo)量將超過(guò)50億只。同時(shí)中國發(fā)改委已經(jīng)出臺相關(guān)的政策，預計將在10年內禁用(禁售)白熾燈。隨著(zhù)白熾燈逐漸退出照明市場(chǎng)，人們急需一種新的節能照明方案來(lái)滿(mǎn)足消費者的各項要求，在這種形勢下，CFL和LED必將開(kāi)創(chuàng )一個(gè)新的照明時(shí)代。不過(guò)，對于普通消費者來(lái)說(shuō)，受其成本和壽命等方面的影響，LED在短時(shí)間內還無(wú)法廣泛普及。在巨大的市場(chǎng)需求下，可以預計，CFL將會(huì )成為當下照明市場(chǎng)的主宰。

但如何才能讓熒光燈的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到極致，這就引出了電子鎮流器的概念。早期的CFL電子鎮流器多采用變壓器和晶體管等分離元件組成，這種驅動(dòng)方式存在諸多缺點(diǎn)。隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，專(zhuān)用驅動(dòng)IC逐漸興起。本文以恩智浦半導體(NXP)的不可調光驅動(dòng)IC UBA2211為例，介紹了CFL驅動(dòng)IC的工作原理、電路設計，并給出了測試結果。

CFL驅動(dòng)設計

UBA2211組成的CFL典型驅動(dòng)電路如圖1所示，鎮流器輸入電壓為交流220V，輸入功率12W。

整個(gè)系統由整流濾波電路、控制電路和燈諧振電路三部分組成。

整流濾波電路由四個(gè)二極管1N4007、CBUF和LFILT組成，它能將220V交流輸入整流濾波為310V( )左右的DC電壓。輸入端的RFUSE為浪涌抑制電阻，主要用于抑制啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的浪涌電流?？刂齐娐酚蒛BA2211組成，主要實(shí)現對燈絲的預熱、點(diǎn)火和穩定運行時(shí)電流的控制。諧振電路由CLA和LLA組成，主要為燈絲點(diǎn)火提供高壓脈沖。

1．芯片內部結構

UBA2211是整個(gè)電路的核心器件，為便于后文的分析，本文首先對UBA2211的一些結構和特點(diǎn)進(jìn)行相應的介紹。UBA2211是一款CFL專(zhuān)用驅動(dòng)IC，它采用雙列直插封裝(DIP8)和14腳塑料小型封裝(SO14)兩種封裝。。

2．啟動(dòng)階段

上電后，電路進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)上橋HS關(guān)斷，下橋LS導通。內部電流源(1mA)對VDD上電容CVDD和FS腳上電容進(jìn)行充電，內部電路進(jìn)行復位。此時(shí)，RC和SW將會(huì )進(jìn)行接地處理。一旦VDD>VDD(start)(典型為11V)，而且此時(shí)未激活過(guò)溫保護(OTP)，電路便結束啟動(dòng)狀態(tài)。注意：一旦VDD

3．預熱階段

當VDD>VDD(start)且OTP未激活，電路進(jìn)入預熱狀態(tài)，在預熱狀態(tài)下，VDD電源由dvdt充電泵提供(見(jiàn)圖2)。此時(shí)SW腳上電容被Isweep充電，半橋電路開(kāi)始振蕩，其振蕩信號如圖3所示，初始振蕩頻率為工作頻率的2.5倍，在預熱過(guò)程中會(huì )逐漸下降到正常的工作頻率。在預熱狀態(tài)下，電路對燈絲進(jìn)行預熱處理，以減少燈絲啟動(dòng)時(shí)的損耗，延長(cháng)燈的使用壽命。外部電阻RSENSE用來(lái)檢測預熱電流，使得RSENSE的峰值電壓等于內部參考電壓Vref(prht)(0.5V)。預熱時(shí)間由外部電容CSW來(lái)設定，一旦CSW上電壓下降到VSW(prht)時(shí)，電路結束預熱，如圖4所示。

4．點(diǎn)火階段

燈絲預熱結束后，頻率開(kāi)始下降，一旦頻率達到諧振頻率，在燈兩端LC上發(fā)生串聯(lián)諧振，產(chǎn)生一個(gè)600-1200V的高壓將燈管擊穿，完成對燈絲點(diǎn)火。正常運行下，RMS控制被激活，通過(guò)控制燈絲電流的RMS值，可以將IC損耗和IC溫度控制在恒定值。

電路在運行過(guò)程中，UBA2211內部提供了一個(gè)死區時(shí)間(圖3中的tno)，防止上橋和下橋功率開(kāi)關(guān)同時(shí)導通。UBA2211還提供過(guò)溫保護(OTP)、冷啟動(dòng)下最小輝光放電控制、防飽和保護和容性模式保護。