新型CFL和鹵素控制IC引領全球照明市場

概述
目前全球照明市場上采用的技術主要包括磁性熒光管、電子熒光管、自整流型緊湊熒光管(CFL)、鹵素以及高強放電技術HID。
由于電子熒光管技術采用不同于磁性熒光管的發光源，主要應用包括工業建筑、小型辦公照明、住宅以及賓館照明、鹵素型的零售照明以及戶外HID照明等。除了白熾燈泡和磁性整流器件之外，幾乎很難看到某一種發光源或者控制電路能夠被其它技術取代，每種新型的發光技術都有與之對應的應用領域，采用電子熒光管技術的照明產品由于其能量的有效性將會得到進一步推廣。

HVJI技術
目前，高壓節隔離技術(HVJI)在功率電子領域獲得了廣泛的應用，HVJI技術可確保低壓控制電路處于隔離槽中且隔離開600V的高壓，所以在單芯片上即可實現高邊到低邊的驅動能力以控制不同的功率轉換器拓撲電路，如廣泛使用的圖騰極半橋拓撲結構。

照明控制IC
IR2153是采用HVJI技術的照明IC，集成有標準的555定時器電路和高低邊驅動電路。IR2156拓展了IR2153的功能，包括預加熱和錯誤處理等，從而延長了使用壽命，增加了使用的可靠性。而IR2166又增加了主動功率因素校正(PFC)功能，從而實現了全整流控制的單芯片解決方案，如圖1所示。在IR2166上包括兩個分開的晶振、一個控制整流的輸入、另一個控制燈管。然而為了滿足新型T5熒光燈的控制要求，IR2166設有一個EOL引腳以探測燈管在壽命末期的過壓，從而實現在高壓報警或者危險的情況下保證整流處于安全狀態。

IR2520D小而實用
另外一個主要的市場就是采用CFL技術的燈管。傳統的控制電路都采用自振型而且成本較高。由于可靠性問題使得自振型的解決方案極大地阻礙了市場的快速增長。IR2156是能夠滿足CFL控制電路的要求，而且帶有附加的功能。盡管IR2153不能提供完全的解決方案，但使用很容易，它僅有8個引腳，從而降低了成本。新型CFL控制IC的挑戰仍然是保持小型化并提供整流必需的功能，而不一定多余8引腳。
到目前為止，HVJI技術主要用來隔離高壓電路和門驅動控制電路，芯片IR2520D擴展了傳感功能以控制照明。為了帶有傳感功能，以前的IC設計需要一個分開的引腳，如低直流總線、過流以及照明關斷等。IR2520D采用HVJI技術和新的控制算法并通過一個引腳來傳感所需參數的信號。這個引腳就是分開高壓直流總線和公共端的半橋中點，這意味著當低邊的半橋開關打開時完成信號的測量，當高邊半橋開關打開時低邊半橋電路抵御高壓擊穿。IR2520D通過采用三個內部高壓MOSFET實現這個功能，并使用新型控制算法如ZVS保護以及浪涌因數探測來完成所需的整流功能，剩余的引腳用來設置最小工作頻率和預熱時間(見圖2)。再加上高頻振動功能以移出千赫以上的頻率從而獲得最小頻率以減小外部EMI濾波的需要。

IR2161：HVJI技術新應用
現存的自振整流解決方案和相對高的成本壓力給采用鹵素技術的發光管控制帶來了挑戰。由于過載和短路使得電子變壓器很容易損壞，為了使鹵素燈管平緩而連續的變暗，需要使用一個三端的雙向可控硅開關元件。IR2161面臨的挑戰就是提供廣泛的保護特性、燈管電壓調節和變暗以及小型的8引腳封裝。
使用三個高壓MOSFET來探測半橋電壓，并在開關周期的死區時間探測到電壓接近零時刻，同時只要探測到半橋電壓脫離出相應的軌道芯片就可自適應地確保開關打開。通過使用這種自適應的死區時間探測功能，可以避免硬開關，從而減小開關損耗。
使用IR2161控制鹵素發光管的解決方案可以大大降低元件數并有較高的性能(見圖3)。和CFL市場一樣，IC+MOSFET技術的結合增加了產品的可制造性和可靠性，有助于推動市場的進一步應用。

結語
新型的CFL和鹵素控制IC代表了最新革新高壓電路技術的應用，如零電壓開關保護、浪涌因素探測和自適應死區時間。為了迎接市場的挑戰，這些革新性的技術將是關鍵因素，同時還要確保封裝要求以及成本的限制。■  (紅林譯)