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摘要：IR2520是自適應鎮流器控制器與600V半橋驅動器單片IC，可用來驅動半橋配置中的熒光燈。文中介紹了IR2520的主要特點和基本原理，給出了它的典型應用電路。

關鍵詞：自適應鎮流器；控制／半橋驅動器；IR2520

1引言

國際整流器公司IR、飛利浦公司和意法半導體公司ST是生產熒光燈電子鎮流器控制芯片和功率器件的三大著名廠商。IR2520是IR公司繼IR2156、IR21571、IR21593、IR2166和IR2167之后推出的又一款自適應零電壓開關ZVS鎮流器控制器。它采用8腳PDIP封裝（IR2520D)和8腳SOIC封裝（IR2520S)，由于IR公司已在該芯片內集成了自適應鎮流器控制器和600V半橋驅動器。因而可方便地驅動30W以下緊湊型熒光燈CFL（俗稱節能燈)。IR2520的主要特點如下：

●集成有600V的半橋驅動器、高壓自舉二極管及15．6V的VCC齊納箝位二極管；

●內置0～5VDC電壓控制振蕩器；

●由于采用自適應ZVS技術，故器件功耗很小；

●具有波峰因數檢測過電流保護功能，可省去外部電流感測電阻；

●最小頻率正常燃點時的工作頻率可編程；

●啟動電流很小（150μA)。

2結構功能及工作參數

IR2520芯片的內部電路組成如圖1所示。表1列出了IR2520的引腳功能。IR2520的推薦工作條件如表2所列。在表2中，VCCUV＋13．2V是Vcc導通門限電壓；VCLAMP(15．6V）為VCC齊納箝位電壓。

表1IR2520的引腳功能

引腳名稱功能

1Vcc電源電壓

2COMIC信號和電源地

3FMIN最小頻率設定

4VCO電壓控制振蕩器輸入

5LO低端柵極驅動器輸出

6VS高端浮置電源回復

7HO高端柵極驅動器輸出

8VB高端柵極驅動器浮置電源

表2推薦工作條件

符號參數定義最小值最大值單位

Vcc電源電壓VCCUV+VCLAMPV

Icc電源電流610mA

RFMIN最低頻率設定電阻10100kΩ

VvcoVCO腳電壓05V

Tj結溫-25125℃

3應用電路

由IR2520組成的緊湊型熒光燈CFL電子鎮流器電路如圖2所示。該鎮流器的AC輸入電壓可從180V直到270V，輸出端可配接7～32W的燈管。

圖2中，F1為浪涌電流

限制電阻，BR為橋式整流器，C1和L1組成LC濾波電路，IR2520和外部元件組成半橋變換器，DCP1、DCP2和CCP組成電荷泵電路，LRES和CRES等組成LC串聯諧振網絡。由于C2＝C3CRES，因此，LC諧振電路頻率f0主要由LRES和CRES決定f0≈1／2π√LRESCRES。當LRES和CRES發生串聯諧振時，CRES上產生的高壓脈沖施加到燈管上，即可使燈管擊穿而點亮。一旦燈被啟動，LRES只起穩流作用。

下面對圖2中各部分的主要功能作以說明：

3．1欠壓鎖定（UVLO)模式

當圖2中的啟動電路工作時，流過啟動電阻RSUPPLY的電流將對啟動電容CVCC進行充電，并使CVCC上的電壓逐漸升高。在VCC腳電壓達到啟動門限電平13．2V之前，電源電流IQCC約為150μA，IC腳3和腳4上的電壓VFMIN和VVCO均為0V，半橋截止。一旦腳VCC上的電壓超過13．2V，IC將導通并開始振蕩。

圖2

IC內自舉二極管和VB腳與VS腳之間的電容CBOOT可用于決定IC內高端驅動器電路的電壓，IC外部的二極管DCP1、DCP2和電容CCP組成的電荷泵電路可用于為IC低端驅動電路提供工作電壓。IC啟動之后，LO腳上的驅動輸出首先使功率開關M2導通，然后由VCC通過自舉二極管對自舉電容充電。當CBOOT上的電壓超過9V時，IC高端驅動器被使能。而在高端與低端驅動器之間的1．5μs死區時間內，控制電路可用于保證半橋高端開關M1和低端功率開關M2不會發生直通。

3．2頻率掃描模式

一旦VCC腳上電壓超過13．2V，IR2520將進入頻率掃描模式。此時，IR2520內部的電流源將對VCO腳外部電容CVCO充電，從而使腳VCO上的電壓從0V線性增加，同時使VCO振蕩從最大值開始線性降低。當頻率降至鎮流器輸出級LC串聯諧振頻率時，LC電路發生諧振并產生高壓將燈點亮。只要燈啟動成功，VCO腳上的電壓將一直升高到5．2V，頻率f則降至最小值fMIN。當VVCO超過2V以后，ZVS和波峰因數峰值電流與平均值電流之比值檢測均被使能。當f與fMIN相等時，FMIN腳上的電壓VFMIN為5．1V。

3．3正常運行模式

在燈點火之后，鎮流器輸出級變為低Q值RCL電路，此時VVCO被限制在5．2V，頻率降至fMIN，實際上，這時的最低工作頻率即是燈正常燃點時的工作頻率。該狀態下的燈功率由諧振電感(扼流圈LRES）、諧振電容(燈啟動電容CRES）、DC總線電壓VBUS和fMIN共同確定。如果發生非ZVS，即在死區時間內也就是兩個開關M1與M2之間的非交迭時間(電壓不能回落到零（在低端開關M2導通之前，會有一個電壓橫跨低端開關）。IC腳VCO上的電壓VVCO將因外部電容CVCO的充電電流減小而降低，從而引起頻率升高。通過VS感測和自適應ZVS控制邏輯可使IC自動保持ZVS操作。由圖可知，VCO腳外部電容CVCO的充電電流受該腳內部MOS晶體管控制，進而控制VCO腳上的電壓和振蕩頻率。

當IC外部高端開關M1接通時，IC腳VS上的電壓即為DC干線電壓。IR2520的600V高壓工藝允許VS腳進行精密測量，并能承受DC干線高壓。

3．4故障模式

如果燈點火期間出現故障，燈電壓和輸出級電流都會增加，直到扼流圈飽和或進入電容性開關模式。IR2520無需外部電流傳感元件，而是利用低端MOSFET（M2)的導通電阻RDSon并通過VS腳來感測半橋電流。如果在LO的70個開關周期內，也就是在低端開關M2導通期間，電流波峰因數超過3，那么，IC將進入故障模式，并使兩個柵極驅動器均輸出低電平，從而使M1、M2均截止。

若燈絲開路，半橋將發生硬開關，并通過波峰因數電路檢測。在故障發生約70個周期之后，IC進入故障模式，半橋截止。為使IC復位到頻率掃描模式，VCC必須從內部欠壓鎖定（UVLO)門限以下（＜10．5V)再回復到UVLO以上（＞13．2V)。

圖3給出了IR2520的運行狀態和工作流程。