電子調(diào)光鎮(zhèn)流控制器（上）

南京航空航天大學嚴仰光（南京210016）摘要：ML4835采用BI?COMS工藝，是復合了PFC/CFL二大功能的單片集成電路，具有簡易單環(huán)路補償升壓式功率因數(shù)校正（PFC）與燈管壽命檢測的可調(diào)光與不調(diào)光電子鎮(zhèn)流控制器功能，特別適用于工民建中的小型熒光燈（CFL）綠色照明系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：高功率因數(shù)高效率緊密型熒光燈管電子可調(diào)光鎮(zhèn)流控制器 　

1引言

小型熒光燈電子調(diào)光鎮(zhèn)流控制器ML4835復合了PFC/CFL二大功能，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖1。

圖1ML4835內(nèi)部功能設(shè)計方框圖（之一）（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

復合PFC/CFL單片集成電路ML4835是一種完整的高功率因數(shù)和高效率的可調(diào)光/不調(diào)光電子鎮(zhèn)流控

表1ML4835引腳功能簡要表

制器，特別適合于作房屋建筑群中的小型熒光燈（CFL）“綠色”節(jié)能照明系統(tǒng)。采用了Bi?CMOS工藝的ML4835包括兩個控制電路：一是升壓型PFC功率因數(shù)控制器，二是具有燈管壽命檢測的電子調(diào)光鎮(zhèn)流控制器。

ML4835的PFC電路采用了一種單環(huán)路補償?shù)男滦秃喴譖FC拓撲。該功率因數(shù)校正電路可以峰值電流或平均電流模式工作，系統(tǒng)的功率因數(shù)超過0.99，其輸入電流的諧波失真很低。ML4835的鎮(zhèn)流控制器提供了可編程的起動程序，它具有特定的可調(diào)節(jié)預熱時間及燈管引出腳脫離插座時的中斷輸出時間。ML4835的外形與20個引腳見圖2，各引腳簡要功能見表1，它的主要特點是：

（1）用于檢測燈管壽命終止的功率檢波；

（2）低失真高效連續(xù)升壓式峰值或平均電流傳感型PFC系統(tǒng)；

（3）在PFC與鎮(zhèn)流器間采用單一頻率工作及前沿與后沿同步；

（4）可編程的起動設(shè)計，能快速、瞬間開啟燈管；

（5）調(diào)光和起動采用三重頻率控制網(wǎng)絡(luò)，以適應不同燈管尺寸；

（6）可調(diào)的再起動程序，燈管輸出條件減少鎮(zhèn)流器發(fā)熱；

（7）內(nèi)部過熱關(guān)斷；起動電流低（<0.55mA）；

（8）PFC過壓比較器消除了拔掉燈管負荷時的輸出失控。

2ML4835的極限值與電氣參數(shù)

超過絕對最大額定值時將導致器件永久性損壞。絕對最大技術(shù)指標只是器件承受的額定值，不是器件正常的工作值。

（1）電源電流（Icc)65mA；

（2）輸出電流（OUTA，OUTB，PFCOUT）直流250mA；

（3）PIFB輸入電壓－3V到2V；

（4）最大承受電壓（PEAO，LEAO）－0.3V到7?7V；

（5）最大承受電流（PEAO，LEAO）±20mA；

（6）結(jié)溫150℃；

（7）儲藏溫度范圍－65℃到150℃；

（8）引線溫度（10秒焊接）260℃；

（9）熱阻（θJA）

圖2ML4835外形引腳安排（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

ML4835CP65℃/W；

ML4835CS80℃/W；

（10）工作條件

溫度范圍0℃到70℃。

ML4835的電氣特性見表2。除非另外說明，所有的VCC=VCCZ=－0.5V，RSET=11.8kΩ，RT=15.4kΩ，RT2=67.5kΩ，CT=1.5nF,TA=工作溫度范圍（注釋1）。

ML4835的功能設(shè)計由兩部分電路組成：一是受

表2ML4835電氣特性

表2(續(xù)）ML4835電氣特性

注釋1：這些限制是經(jīng)100％測試和取樣來保證，或按最壞情況時的測試條件來校驗。

圖3ML4835內(nèi)電路結(jié)構(gòu)詳細方框示意圖（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

圖4三種頻率設(shè)計模式示意圖

峰值或平均電流控制的連續(xù)升壓式功率因數(shù)前端級，二是靈活的鎮(zhèn)流器控制部分。起動和燈管輸出的再定時，由選擇外部定時元件來控制，它能適應不同類型燈管的控制。鎮(zhèn)流器部分采用頻率調(diào)制（FM）控制燈管的功率，通過附加編程能力來調(diào)節(jié)VCO壓控振蕩器的頻率范圍。這就使IC能用在不同的輸出網(wǎng)絡(luò)。圖3方框詳細給出了ML4835的內(nèi)電路結(jié)構(gòu)示意圖。

ML4835提供了幾種安全特性（詳見后面有關(guān)內(nèi)容）：

（1）燈管壽命終結(jié)檢測，用于檢驗燈管壽命EOL、

開關(guān)閉燈管；

（2）傳感末端的燈管溫升并控制熱關(guān)斷（詳見IC

偏置、欠壓鎖定和熱關(guān)斷一節(jié)）；

（3）具有防閃光的再照明起動，用于燈管輸出條

件的再起動，當從滿功率推動至調(diào)光能級時可使“閃爍”最小（詳見起動、再起動、預熱和中斷各節(jié)）。

3ML4835的工作原理

如圖4所示。ML4835執(zhí)行三重頻率工作模式：即預熱、點火、調(diào)光三種頻率的可編程序，它能延長燈管的壽命，簡化燈管的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，還能在任何調(diào)光級別時無閃爍地開啟燈管。這種尋址適于高Q值網(wǎng)絡(luò)起動程序、和低Q值網(wǎng)絡(luò)工作時的需要，其寄生損耗最小，并改進整機功效。預熱、起動、工作和再起動的數(shù)值，是能調(diào)節(jié)或選擇的。

3?1功率因數(shù)控制電路

ML4835的功率因數(shù)校正電路，是一種峰值或平均電流檢測的升壓式PFC控制電路，它只需要電壓環(huán)補償。它比常規(guī)的平均電流控制方式更簡單，該電路由一個電壓誤差放大器、一個電流傳感放大器（不用補償）、一個積分器、一個比較器和一個邏輯控制器組成，見圖5。在升壓式拓撲中，功率因數(shù)校正是通過檢測輸出電壓和流經(jīng)電流傳感電阻器上的電流來實現(xiàn)的。占空比的控制是由比較誤差放大器的積分電壓信號與傳感電阻器RSENSE上的電壓來實現(xiàn)的。占空比控制的定時見圖5中波形。

為調(diào)節(jié)輸出而設(shè)置的最小輸入電壓，可由選擇CRAMP來實現(xiàn)（它遵循峰值電流模式）：

圖5ML4835的PFC控制器電路（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

CRAMP=(1)

在平均電流模式時：CRAMP=(2)

式中Δt是死區(qū)時間。

圖6ML4835的燈管壽命檢測功能簡化模型（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

圖7補償網(wǎng)絡(luò)圖（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

圖8輸出電路結(jié)構(gòu)（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

圖9跨導放大器特性曲線（原圖，未做格式轉(zhuǎn)換）

3?2過壓保護與禁止電路

過壓保護（OVP）端用于保護功率電路，當負載突然變化時（如拔掉燈管），它能避免過壓沖擊損壞功率級。在直流高壓線上的分壓器阻值，可設(shè)置OVP電路的斷開電平。當PVFB/OVP端的電壓超過2?75V時，PFC晶體管被禁止工作，而鎮(zhèn)流器將繼續(xù)工作。

3?3跨導放大器

PFC電壓反饋放大器用于運算跨導放大器。它設(shè)計在低電平小信號正向跨導，因此用于頻率補償網(wǎng)絡(luò)的交流耦合C1時，可用高阻值負載電阻器R1和小容量陶瓷電容器（<1μF）。圖6給出了運算跨導放大器的輸出電路結(jié)構(gòu)。

圖7中的補償網(wǎng)絡(luò)將按下式頻率引入一個零點和一個極點：fZ=fP=(3)

跨導放大器的輸出端直流接地通路或VCC通路，將引起失調(diào)誤差。輸入端出現(xiàn)的失調(diào)電壓幅度由公式給出：VOS=io/gm。若io=1μA，gm=0.05μW，則輸入的參考失調(diào)電壓=20mV。圖7中的電容器C1用于隔離直流電流，盡量減小失調(diào)的不利影響。

在ML4835中的所有運算放大器，都合并了壓擺率增強功能。這改善了燈管加亮時和瞬態(tài)條件下電路響應的恢復能力。從圖9特性曲線看出：對大信號時的響應將有一些非線性失真，這是由于跨導模式由低轉(zhuǎn)到高時，跨導放大器發(fā)生變化引起。