基于IC的新型節能照明電源技術的設計

1 前言

　　用于建筑照明方面的電力管理解決辦法，如電感熒光燈，電子熒光燈，緊湊型熒光燈（CFL），鹵素燈控制集成電路以及高壓氣體放電燈（H1D）技術等，用于范圍寬廣的居民區、商業和汽車中，減少了它們所需要的電力，在節能方面向前邁進了巨大的一步。其控制集成電路中的自適應控制技術和高電壓半導體結隔離技術是其中的一部分，獲得了廣泛應用。值此對新型建筑節能照明控制IC技術及應用作研討。

　　應該說，目前照明控制IC的主要應用領域在：工業建筑和辦公室用直管和緊湊型熒光燈照明設備；住宅和旅館用緊湊型熒光燈照明設備CFL及冷陰極熒光燈CCFL；零售照明設備市場的鹵素燈和室外照明設備的HID；單白光LED及照相機閃光燈；OLED及TFT顯示器等等。

　　2 新型建筑照明控制IC技術的特征

　　目前，在照明控制IC（即電子變換器）設計方面，存在兩種不同的典型方法。第一種方法基于IC器件，與若干個外部無源器件一起，驅動兩個高壓（通常高于400V）功率MOS晶體管，實現一個半橋變換器；第二種方法基于兩個高壓雙極晶體管和大量的無源器件，但是只能實現部分功能。雙極解決方案被用于成本極其低廉的中低端應用。

　　2.1 適合于電子鎮流器的高壓隔離結IC技術

　　這些控制IC推動了高壓隔離結技術以滿足節能產品應用成本和可靠性的兩個要求。如今普遍將控制IC-高壓隔離結技術應用到鎮流器中，生產出了具有競爭性、高性能和高度可靠的產品。現在面臨的挑戰是通過控制光源的新IC將它們擴展到其他照明市場部分。

　　2.1.1 高壓隔離結IC技術的特征

　　這項高壓隔離結IC技術允許電路放置在隔離的“井”里面，這個“井”到低壓電路可以有600V隔離，見圖1黃色粗線所示。這是因為當今不少照明技術均與高電壓功率MOSFET技術相聯在一起的，其分離產品系列包括大量不同型號的器件，范圍從橋式整流器和肖特基二極管到功率MOSFET和IGBT。

圖1 高壓隔離結IC技術示意圖（灰色粗線所示為高壓隔離井）

　　高壓隔離結IC技術的特征是，使高端及低端的驅動功能融合于單一芯片內，以控制多種開關轉換器的拓撲結構。這些拓撲結構之一是廣泛應用在電子鎮流器中的半橋結構。這使得該技術非常適合于電子鎮流器產業。

　　2.1.2 熒光燈照明的 IR2153與IR2166控制 IC

　　*IC IR2153把標準555時基電路與高端和低端半橋驅動器結合在一起。這個IC與高壓MOSFET一起，很快就被照明技術采用，并成為了電子鎮流器的一個標準控制器，可以作為未來照明設備控制IC發展的基礎。由于IR2153被廣泛應用并作改進成為IRS2153D，其頂部更加堅實耐用，且集成了必要的自舉二極管。

　　*IR2156和IR2166控制IC是在IR2153基礎上改進的鎮流器技術，它集成了另外的功能到IR2153中，這是更加完善控制熒光燈的要求。它們包括最大化燈壽命和提高鎮流器可靠性所必需的預加熱和故障保護功能。IR2166進一步改進，并集成了有源功率因素校正（PFC）控制，與鎮流器控制一起實現整個鎮流器的單芯片解決方案。因為對于功率級別在25W以上，PFC在歐洲是強制的，世界的其他地方正在跟隨同樣的趨向。

　　IR2166在同一個IC中包括二個分開的振蕩器，一個用于控制鎮流器輸入而另一個用于控制燈。并且，為了滿足T5熒光燈的新要求，IR2166設有壽命終期（EOL）引腳以探測燈在接近壽命末期時發生的過壓，在這些高電壓產生損害之前安全地關閉鎮流器。