电子镇流器控制芯片IR2156Word文档格式.docx
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最小值
最大值
单位
Vbs
高端浮动供电电压
VCC－0.7
Vclamp
V
Vs
高端浮动供电偏置电压
－1
600
VCC
供电电压
Vccuv＋
ICC
供电电流
注2
10
mA
CT
CT引脚电容
220
——
pF
Isd
关断引线电流
1
Ics
电流检测引线电流
Tj
结温
－40
125
℃
注2：
VCC引线要有足够的电流使内部的15.6V的稳压管能够稳住电压。
3
IR2156管脚排列及功能
器件管脚排列见图2，管脚功能见表3。
表3
管脚功能
NC
不接
2
逻辑电路及低端门极驱动供电
3
VDC
IC启动及DC总线检测输入
4
RT
最小频率定时电阻
5
RPH
预热频率定时电阻
6
振荡器定时电容
7
CPH
预热定时电容
8
COM
IC电源及信号地线
9
SD
关断输入
CS
电流检测输入
11
LO
低端门极驱动输出
12
VS
高端浮地
13
HO
高端门极驱动输出
14
VB
高端门极驱动浮动供电
图2管脚排列
4
功能简介
4.1
欠压关断（UVLO）模式
欠压关断模式是当供电电压VCC低于IC的开启门限电压时，IC不工作。
IR2156的欠压关断模式要求供电电流最小保持在200μA以上，保证IC正常工作并驱动高低端输出。
图3为典型的从直流母线馈电和从镇流器输出级充电泵共同为IR2156供电的例子。
通过供电电阻（RSUPPLY）的电流一部分作为启动电流流入IC，其余给启动电容（CVCC）充电。
电阻应能供应两倍的最大启动电流，以保证镇流器在低电压输入下启动。
一旦VCC脚电容电压到达启动门限，且SD脚电压低于4.5V，则IC开始工作，HO，LO振荡。
由于IC工作电流增大，电容开始放电见图4。
图3
IC启动供电方式
图4
CVCC电压
在放电期间，充电泵产生的整流电流给电容充电，使VCC电压高于IC关断门限，充电泵和IC内置15.6V稳压管来提供供电电压。
启动电容和缓冲电容要有足够的容量，使供电电流满足镇流器工作需要。
自举二极管（DBOOT）和自举电容（CBOOT）提供高端驱动电路的工作电压。
为了在HO脚的第一个脉冲前就给高端供电，因此输出驱动的第一个脉冲来自LO脚。
在欠压关断状态，高端和低端输出驱动HO和LO都为低电平，CT脚在内部连接到COM使镇流器停止振荡，CPH脚在内部连接到COM使预热时间复位。
4.2
预热（PH）模式
图5为预热电路。
预热模式工作于灯管灯丝开始加热直至灯丝达到正常的点燃温度，它是延长灯管寿命和降低点燃电压所必需的步骤。
当VCC超过UVLO门限时进入预热模式。
LO和HO开始以50％占空比的预热频率振荡,死区时间由外部定时电容CT和内部死区时间电阻RDT决定。
CPH脚与COM断开，内部5μA电流源给CPH脚外接的预热时间电容充电。
CS脚的过流保护在预热期间被屏蔽掉。
图5
预热电路
预热频率由并联的电阻RT和RPH，以及定时电容CT决定。
CT分别在到达（1/3）VCC和（3/5）VCC电压时充电和放电，RT和RPH并联后内部连接到VCC，通过MOS管S1对CT指数充电（见图1）。
CT的充电时间为（1/3）VCC至（3/5）VCC,分别驱动LO和HO。
一旦CT电压超过（3/5）VCC，MOS管S1关断，电阻RT和RPH与VCC断开。
CT通过内部电阻RDT穿过MOS管S3对COM以指数放电。
CT的放电时间为（3/5）VCC到（1/3）VCC，即输出门极驱动LO和HO的死区时间。
CT的容量要根据RDT和要求的死区时间来选取。
一旦CT放电至低于（1/3）的VCC,MOS管S3关断，RDT与COM断开，MOS管S1导通，RT和RPH连接到VCC。
工作频率始终保持在预热频率直到CPH脚电压超过13V，IC进入触发模式。
在预热模式期间，当CPH脚电压高于7.5V时，恢复过流保护和DC总线欠压复位功能。
4.3触发（IGN）模式
触发电路如图6所示。
触发模式是指建立触发灯管所需的高电压并触发灯管。
当管脚CPH上的电压超过13V，IR2156进入触发模式。
图6
触发电路
管脚CPH内部连接到一个P沟道的MOSFET（S4）的门极，S4连接管脚RPH和RT。
当管脚CPH上的电压超过13V时，S4的G-S电压开始低于S4的开通门限。
管脚CPH上的电压持续向VCC上升，S4缓慢关断，这样就使电阻RPH平滑地从RT上断开，同时使工作频率平滑地过渡到触发频率，再过渡到最终的运行频率。
管脚CS的过流保护功能可以在触发失败或灯丝开路时保护镇流器。
外部电流检测电阻RCS上的电压即为管脚CS的电压。
RCS定义镇流器可提供的最大峰值电流（以及触发电压）。
峰值触发电流必须低于MOSFET所能承受的最大电流。
当CS上的电压超过内部的1.3V门限，IC进入故障模式，输出驱动HO和LO都被锁定为低电平。
4.4
运行（RUN）模式
当灯管触发成功后，镇流器进入运行模式。
运行模式是指灯弧已经建立，灯管以给定的功率工作时IC所处的状态。
运行模式的振荡频率是由定时电阻RT和定时电容CT决定的。
4.5
DC总线欠压复位
当DC总线电压过低时，灯管的输出级频率会接近或低于谐振频率，这时会造成硬开关，并破坏半桥的开关。
为了防止这种现象的发生，管脚VDC测量DC总线的电压，并在脚VDC上的电压下降到10.9V并低于VCC时，线性拉低管脚CPH电压，这样使得P沟道MOSFETS4在DC总线降压时开通，并使频率向上提高到高于谐振点的一个安全的工作频率。
频率变化值由外部电阻RBUS和内部电阻RVDC决定。
通过拉低管脚CPH，触发斜率也被复位。
当DC总线电压过低时，整流器不进行触发，当DC总线电压再次上升时，IC将进行自动再触发。
当CPH上的电压超过7.5V时（预热模式期间），内部电阻RVDC连接到管脚VDC和COM之间。
4.6
故障（FAULT）模式
在预热模式过后的任何时间，当电流检测脚CS上的电压超过1.3V时，IC进入故障模式，驱动输出HO和LO都被置位为低电平。
CPH向COM放电，复位预热时间，同时CT向COM放电，关断振荡器。
要想退出故障模式，VCC电压必须下降至低于UVLO的下门限，或者关断脚SD的电压拉高至大于5.1V。
这两种方式都可以使IC进入UVLO模式，一旦脚VCC电压大于开通门限，同时SD低于4.5V，IC将进入预热模式开始振荡。
5
设计步骤1）
1）因为器件参数离散性的原因，计算的结果还需要通过实验微调
5.1
设置死区时间
通过定时电容CT和内部死区时间电阻RDT可以定义LO和HO的死区时间tDT。
死区时间为电容CT上的电压从（3/5）VCC到（1/3）VCC的放电时间。
公式如下：
tDT=CT·
1475
s
（1）
或
CT=tDT/1475
F
（2）
5.2
设置运行频率
最终的运行频率fRUN由定时电阻RT和定时电容CT设置。
电容CT上的电压从（1/3）VCC到（3/5）VCC的充电时间为输出驱动HO和LO的开通时间。
运行频率的计算公式如下：
fRUN=
Hz（3）
RT=
－2892
Ω（4）
5.3
设置预热频率
预热频率fPH由定时电阻RT和RPH、定时电容CT设置。
在预热模式期间，定时电阻通过内部连接方式并联。
预热频率计算公式如下：
fPH=
Hz（5）
RPH=
Ω（6）
5.4
设置预热时间
预热时间tPH由接在脚CPH上的电容从0充电到13V的时间决定。
一个内部的5μA电流源流入管脚CPH。
预热时间的计算公式如下：
tPH=CPH·
2.6e6
s（7）
CPH=tPH·
0.385e－6
F（8）
5.5
设置最大触发电流
最大触发电流IIGN由外部电阻RCS和内部1.3V门限共同决定。
该门限定义镇流器的过流点，触发频率靠近谐振点或灯管触发失败时，会超过这个门限。
最大触发电流计算公式如下：
IIGN=
A（9）
RCS=
Ω（10）
6
设计实例
根据以上公式，按照42W紧凑型电子镇流器要求，计算所有元件参数（具体计算略）。
计算值向元件标称值靠并通过实验做细调，元件取值如下：
CT=470pF,RT=43kΩ,RPH=68kΩ,
CPH=0.22μF,RCS=0.61Ω。
这样，一个功能完善的镇流器就设计好了。
将其安装并测试其计算值，根据元件的离散性稍加调整，镇流器就可在典型状态下工作。
具体运行参数见表4。
表4
镇流器运行参数
参数
特性
数值
fPH
预热频率
68kHz
VPH
灯管预热电压
460Vpp
tPH
预热时间
700ms
Rw/Rc
灯丝预热比
4∶1
VIGN
最大触发电压
1500Vpp
tIGN
触发时间
50ms
fRun
运行频率
47.5kHz
VRun
运行灯管电压
180Vpk
Pin
镇流器运行输入功率
42W
7
典型波形
预热时灯丝电压波形如图7所示。
预热、触发和运行时灯电压波形如图8所示。
图7
预热时灯丝电压（5V/格）
图8
预热、触发和运行时灯电压（250V/格）
运行时半桥输出电压和RCS上的电压波形如图9所示。
触发失败时灯电压和RCS上的电压波形如图10所示。
上：
100V/格下：
200mV/格
图9运行时半桥输出电压和Rcs上电压
500V/格下：
1V/格
图10触发失败时灯电压和Rcs上电压
8
结语
IR2156是一款功能完善、性能稳定和成本低廉的电子镇流器控制集成电路。
该IC既可应用于直管莹光灯，也可应用于紧凑型节能灯，其预热和故障保护功能大大提高了灯管和镇流器的寿命。
极具实用推广价值。
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