荧光灯，电子镇流器驱动ic，ir2166 直插 全新原包装，现货，热卖
一,概述
ir2166是完全集成的,完全保护的,可驱动所有类型荧光灯的600v电子镇流
器控制芯片.pfc电路以临界导通模式 (ccm) 方式工作,可获得高功率因数,
低thd及直流电压调整.ir2166的特性包括预热频率和运行频率可调,预热
时间可调,死区时间可调,过流门限电压可调,以及灯寿命保护.该ic还有其
他 完善的保护性能诸如灯管触发失败保护,灯丝故障保护,灯寿命保护.直流
母线欠压复位以及自动重启动功能.该demo 板采用ir2166s(表面贴装封
装),具有预热和完整的保护功能,以及高输入功率因数,较低的thd.电流
谐波满足gb17625.1-1998 c类设备(照明设备)要求.
二,性能指标
输入电压vin:100v~250vac
输入电流imax(rms):1.1a
功率因数(pf):≥0.99
输入功率(p):113w
thd:≤15%
预热时间:1s
运行频率:41.5khz
负载:球通 jl1-3 105w
三,电路描述
功率因数校正部分
ir2166的功率因数校正部分采用临界导通方式的升压拓扑电路.这种电路
用于升压和调节直流输出电压,产生正弦电流(低thd)并使电流与交流输入
电压同相(高功率因数).
镇流器控制部分
ir2166的镇流器控制部分包括有一个振荡器,高压半桥驱动和灯故障保护
电路,关于原理框图和状态图,请参考ir2166数据表.
启动
当镇流器上电后,ir2166 vcc脚的电压开始上升,整流后的交流电压通过
启动电阻r20给vcc充电.在启动期间,当vcc电压低于ir2166欠压上门限
时,电路处于欠压模式和微功率模式,微功率模式允许使用高阻值,低功率启
动电阻(r20);当vcc电压达到欠压上门限(11.5v),门极驱动振荡器开始工
作(假设没有故障发生),并且驱动半桥输出的mosfet(q2和q3)管;当
半桥电路开始工作,由c18,d5和d6组成的充电泵电路可限制半桥输出的上
升和下降时间,以及给电容c12充电直到vcc嵌位电压(大约15.6v),这时
功率因数控制振荡器开始工作,驱动mosfet q1,实现升压和调节直流电压
到400vdc.
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预热
当镇流器结束欠压模式,进入预热模
式,这时ir2166镇流器控制振荡器开始工
作,并通过半桥电路输出驱动谐振负载
(灯)电路.启动的最初很短时间内频率
远高于稳定的预热频率,这样可保证最初
灯两端的电压不超过最小的灯触发电压.
如果在半桥振荡的最初灯两端的电压足够
高,可看见灯闪烁,这种情况应当避免,
实际上这是冷激发,会缩短灯的寿命. 图1 预热和触发期间的灯丝电流(500ma/格)
ir2166的镇流器控制部分的振荡器与流行的
pwm电压调节器类似,由对地相连的定时电容和定
时电阻组成.电阻rt和rph决定电容ct的上升时
间.ct的下降时间是死区时间(lo,ho都关
断),预热模式的振荡频率由电阻rt和rph的并联
确定.应选择使灯两端电压小于最小的灯触发电压,
并能足够的电流预热灯丝,使其达到合适的发射
温度.预热期间,灯丝预热有一个恒定的电压,图1
给出了预热和触发时的灯丝电流,图2为灯丝电压. 图2 预热和触发时的灯丝电压
图3给出了半桥振荡器在正常工作条件下
频率与时间的关系.预热,触发和运行模式.
预热时间以及镇流器的工作模式由cph
电压决定.完成欠压模式,进入预热模式,一
个内部电流源开始给cph电容充电.在cph
电容达到触发模式阀值(10v)之前,保持预
热模式.
图3 正常工作条件下,频率与时间的关系
触发模式
预热模式完成后,镇流器进入触发模式,频率
向运行频率下降.rph不再与电阻rt并联,因此
运行频率由rt确定.在频率下降期间,随着频率
接近lc负载电路的谐振频率,灯两端电压大幅上
升,直至达到触发电压并且灯被触发.能够产生的
最大触发电压由rcs决定, 但是在任何情况下, 触发
频率都应比运行频率高, 图4是灯两端的电压变化.
在触发上升期间,cph电压继续上升直到超过运
行模式阀值(13v),在触发模式开始,过电流保护检测
开始工作,过电流保护将在故障模式中详述.
图4 触发电压变化
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运行模式
在运行模式期间,频率变到运行频率,运行频率由rt确定,在运行模式
开始时,sd脚内部的有1-3v窗口的比较器开始工作.故障模式中将详述.
在运行模式时,灯以制造厂推荐的额定功率运行.
故障模式
故障模式是由于检测到灯出现故障而使镇流
器停止工作.注意,当镇流器进入故障模式,功
率因数校正部分也停止工作,直流母线电压下降
到不调节水平,有许多灯故障条件可以使镇流器
进入故障模式.灯故障条件检测包括硬开关检
测,过电流检测(cs脚),灯寿结束检测
(sd)脚.低端mosfet源极的电阻rcs是
半桥电路电流检测点,用于检测灯故障条件.工
作时,rcs上的电压无论在下端mhs开通或上
管mls关断,电压幅值直接反响了灯谐振电路
的电流.图6为正常工作时rcs上的电压,以
及低端和高端mosfet的门极驱动信号.
图6 正常工作条件
上:cs电压, 中:lo电压,下:ho-vs电压
在预热模式时,不检测rcs上的电压.在预热结束(触发模式开始)开始
检测硬开关和过电流.在运行模式期间,在任何时间,如果rcs上电压超过过
电流阀值(1.3v),出现灯故障条件,半桥输出mosfet(mhs和mls)关
断,镇流器进入故障模式.在触发期间,灯故障在10个周期以后才会出现,以
避免在正常触发时电流瞬态变化而误触发.如果灯触发失败或灯破碎(阴极开
路或灯破碎),将会出现过电流.
图7是当镇流器检测到触发失败并进入故障模式rcs上的电压和灯两端电
压. 图8是预热后期和触发失败时灯两端电压.如果阴极开路,半桥输出发生
硬开关,每次下端mosfet(mhs)开通都会产生很大的脉冲电流,因此rcs
上的脉冲电压会触发ic进入故
障模式.
图9是硬开关工作情况.
图10是检测到故障,预热模式
时灯电压和触发模式开始,镇
流器保持故障状态,直到电源
重新复位或更换好的灯管.
图7 触发失败(灯丝正常) 图8 触发失败(灯丝正常)灯电压
上:rcs电压 下:灯电压
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图9 硬开关(上端灯丝开路) 图10 硬开关(上端灯丝开路)
上:rcs电压 故障时预热和触发期间灯电压
中:lo电压
下:ho-vs电压
元件reol1,reol2,reol3,reol4,ceol组成灯寿检测电路,在运行模
式开始,灯寿比较器窗口开始工作.一但灯寿命结束,ir2166的sd脚电压将
超出内部比较器窗口1-3v,使镇流器进入故障模式.
图11 灯寿检测电路
reol4值可以改变,在正常运行时a点的电压为1.5vppk,ceol从a点
连接到sd脚.sd脚内部有一个阻抗1mω 2v的偏置通过100nf电容
(ceol)耦合到sd脚,信号从1.25v到2.75变化.
在灯寿命结束时,灯电压可能对称地上升(交流灯寿两个阴极都变坏)或
非对称(直流灯寿只有一个阴极变坏),这个电路的优点是能检测到两种情
况.
sd脚的峰峰电压在两种情况均会增加(有2v直流偏置),或者正峰值超过
3v/或负峰值小于1v,从而使窗口比较器关闭.灯寿阀值可以通过reol4调节
(通常为30%vlamp).
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四,电路原理图
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五,pcb图
六,bom
part type designator footprint description
0.1uf/25v c14 1206
0.1uf/25v c12 1206
0.1uf/400v c19
0.1uf/630vdc c3 capacitor
0.22u c15 1206
0.33 ohm/1w r9
0.33uf.275vac c1 capacitor
0.47u c16 1206
1.2k r13 1206
1.15mh/ei35 l4 ei35
1k r10 1206
1n4148 d3 1005 diode
1n4148 d5 1005 diode
1n4148 d6 1005 diode
2.2uf/25v c13 capacitor
2a/270vac f1 fuse
2kbb08 b1 d-37 diode bridge
12k r5 1206
12v/0.5w d1 1005 zener diode
22k r2 1206
22 ohm r1 1206
22 ohm r12 1206
22 ohm r11 1206
ir xi””an application center
24k r4 1206
33k r3 1206
68uf/450v c6 capacitor
100k r16 1206
100k r14 1206
100k/0.5w r19 axial0.5
103 c8 1206
103 c10 1206
103 c11 1206
220k r17 1206
220k r15 1206
220k r18 1206
270uh l1
390k r8 1206
390k r6 1206
390k r7 1206
390k/0.5w r20 axial0.5
470pf c9 1206
474 c7 1206
684 c4 1206
820pf/25v c5 1206
820pf/1kv c18 1812
byv26c d2 smb diode
byv26c d4 smb diode
ir2166 u1 dip16
irf830 q3 to220
irf830 q2 to220
irf840 q1 to220
七,测试波形和数据
1 ) 镇流器电气特性测量数据表:
输入电压
(vac)
输入功率
(w)
输入电流
(有效值ma)
总线电压
(v)
运行频
率khz
功率因数
thd
(%)
100 108 1100 390 41.5 0.992 6.32
150 113 758 400 41.5 0.994 5.44
180 111 620 400 41.5 0.994 6.42
220 110 505 400 41.5 0.985 7.09
245 109 452 400 41.5 0.994 7.37
2)温度特性
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在环境温度tc=25°c,输入电压vin=100vac,demo板裸露,带负载
运行1小时后测量.
mosfet温度:
tmosfet-pfc=55°c
tmosfet-hb-h=51°c
tmosfet-hb-l=50°c
pfc电感温度:
tlpfc=42°c
谐振电感温度:
tlres=58°c
3)测试波形:
镇流器输入电流(ch1), 预热,触发,运行时电感电流(ch1)
vbus电压(ch3)波形 和灯电压(ch3)波形
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运行时电感电流(ch1),lo输出(ch4)和灯电压(ch3)波形
100vac输入时电流谐波测量值(pf=0.992,iin(rms)=1.1a,pin=108w),thd=6.32%)