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绿色照明CCFL电子镇流器的设计[1]

2012-6-1  来源:三峡大学理学院 湖北宜昌 443002 宜昌劲森光电科技股份有限公司 湖北宜昌  作者:罗志会 李 超 朱从军 覃亚东   有7517人阅读

  电子镇流器的研制是CCFL电光源产业化的关键.论文阐述了基于半桥驱动芯片IMP3521开关电路的设计,分析验证了变压器漏感镇流电路的等效模型,探讨了灯管异常保护电路的设计.针对照明CCFL灯管的电气特性,采用高集成度的IMP3521和变压器漏感镇流技术,设计了一种高性价比的电子镇流器。

  随着全球化绿色照明替换工程的相继实施,对高性能电光源的需求量将非常巨大[1].新兴的CCFL照明电光源采用冷阴极技术,具有高光效、长寿命、耐开关、节能环保、无频闪等特点,比普通节能灯节能20%以上,是绿色照明的理想光源.但CCFL灯管的大阻抗、高启动电压、寄生电容等复杂电气特性,给电子镇流器的设计带来巨大的挑战,成为近年来照明CCFL产业化和推广应用的主要障碍.本论文在分析CCFL电气特性的基础上,创新采用高集成度的半桥IC和漏感镇流技术,开发出一种高性价比的CCFL电子镇流器。

  由于照明CCFL的主要电气参数是传统荧光灯的几十倍乃至上千倍,传统电子镇流技术不能满足要求,需要对镇流电路的总体方案和镇流方式进行创新设计.其功能模块可按图1进行划分,包括EMI滤波电路、AC/DC桥式整流电路、开关电路、升压镇流、异常保护电路.对于功率低于25W 的CCFL光源,可采用简单的电感滤波电路.AC/DC桥式整流电路选用D1UBA80薄型SMT芯片封装;整流后的直流输出端并联10μF电解电容滤波,保证开关电路的稳定工作[3].对于开关和升压镇流电路、异常保护电路,需要在电路分析的基础上对各种解决方案进行试验评估,综合考虑性价比和可靠性因素,下面将予以详细介绍。

  1.2 基于IMP3521的开关电路设计

  IMP3521是日银IMP微电子有限公司2009年底最新推出的DIP8半桥控制芯片,它集成了控制电路、半桥高/低端驱动器及作为开关的高端和低端功率开关管(MOSFET).高端和低端驱动输出有各自独立的通道,内部自带互锁电路,防止高端和低端同时导通而引起半桥电路短路.芯片内置部分振荡电路,用户根据需求设计工作频率.电路启动时,IMP3521的振荡器工作在扫频模式,即开关频率按预定设置由高到低依次变化,通常预热频率>点火频率>工作频率,这有利于CCFL 的高压启动.此外,IMP3521还具备欠压锁定功能,防止低压过载.其引脚分布如图2所示:引脚VDD为芯片低压供电端,引脚RMIN为频率设置电阻连接端,引脚CPH 为预热时间电容设置端,引脚GND和PGND分别是信号地和功率地,引脚OUT为高端浮动电源回复(即半桥输出)端,引脚VB为高端浮动电源端,引脚VDC为高压施加端[3]。

  在接通220V的市电后,经过整流得到约311V的母线电压,通过下拉电阻对C2充电,给VDD提供能量,IC内部电源以Icphsq给C3快速充电,C3的电压上升1V后,快速预热结束,预热时间Tcphsq可按式(1)计算:

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