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(qū)、商業(yè)和汽車中，減少了它們所需要的電力，在節(jié)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(jié)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(yè)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(qū)動兩個高壓（通常高于400V）功率MOS晶體管，實現(xiàn)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(xiàn)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(zhèn)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(jié)能產(chǎn)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(zhèn)流器中，生產(chǎn)出了具有競爭性、高性能和高度可靠的產(chǎn)品?，F(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)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(lián)在一起的，其分離產(chǎn)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。

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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(qū)動功能融合于單一芯片內(nèi)，以控制多種開關轉(zhuǎn)換器的拓撲結構。這些拓撲結構之一是廣泛應用在電子鎮(zhèn)流器中的半橋結構。這使得該技術非常適合于電子鎮(zhèn)流器產(chǎn)業(yè)。

　　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(qū)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(zhèn)流器的一個標準控制器，可以作為未來照明設備控制IC發(fā)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(zhèn)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(zhèn)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(zhèn)流器控制一起實現(xiàn)整個鎮(zhèn)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(zhèn)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(fā)生的過壓，在這些高電壓產(chǎn)生損害之前安全地關閉鎮(zhèn)流器。

　　2.2 智能功率技術的熒光燈驅(qū)動電路技術

　　它是采用固定頻率（高達200KHz左右）半橋拓撲驅(qū)動線性熒光燈管的解決方案。該方案采用了系統(tǒng)芯片的方法：在同一個芯片VK06T上集成控制部分、保護電路和功率級。由于采用這種單片電路的方法，系統(tǒng)可靠性得到了提高，此外，系統(tǒng)集成和小型封裝還實現(xiàn)了更小。

　　2.2.1 技術特征

　　VK06TL驅(qū)動電路芯片應用智能功率VIPovver M3-3制造技術，允許在同一芯片VK06TL上集成控制部分和功率級。功率級是一個“發(fā)射極開關”，這個“發(fā)射極開關”通過在一個共射-共基放大器結構中放置一個雙極高壓達林頓晶體管和一個低壓MOS場效應晶體管制成的。因此，這個方案實現(xiàn)了雙極器件的低壓降與斷態(tài)時高擊穿電壓之間的平衡，以及MOS場效應晶體管的開關速度快的特性。因此，這個“發(fā)射極開關”結構可以實現(xiàn)一個很高的頻率（200KHz左右）。

　　2.2.2 VK06TL芯片應用于熒光燈鎮(zhèn)流驅(qū)動器

　　圖2為應用VK06TL驅(qū)動電路的一個熒光燈鎮(zhèn)流器專用的驅(qū)動器，即半橋變換器設計方案圖。

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圖2? 應用VK06TL驅(qū)動電路的一個熒光燈鎮(zhèn)流器專用的驅(qū)動器，即半橋變換器設計方案圖

　　在圖2的半橋變換器中，VK06TL被指定用于上橋臂和下橋臂。因為采用兩個VK06TL，幾乎無需外部器件，只用兩個二次繞組就可以導通一次側(cè)扼流圈。所以，該熒光燈慎流器專用的驅(qū)動器-半橋變換器是一個效率極高而成本極低的熒光燈變換器。

　　這個變換器能夠恰當?shù)毓芾硪粋€高端熒光燈應用全部必備的工作條件，即啟動、預熱頻率和時長控制、點火和穩(wěn)態(tài)階段。這個半橋可以實現(xiàn)過流保護（EOL：燈管壽命終止）、整流效應保護和過溫保護，從而創(chuàng)造一個全保護系統(tǒng)。

　　芯片的控制級和功率級都是由Vcc引腳供電，Vcc引腳通過一個電阻電容（RC）網(wǎng)絡與直流總線相連。在啟動階段，電容通過一個高阻值的電阻器充電，因此，只需幾百微安。由于功率雙極晶體貯存基極電流是在通過"Vcc充電網(wǎng)絡”連接Vcc引腳的電容上恢復的，因此，在工作階段，器件是自己給自己供電。VK06TL這項特殊功能允許使用功耗更小的電阻器，而且上電橋臂電源無需充電泵。還必須從連接次級繞組的SEC引腳觸發(fā)、接通這個器件。

　　需要指出的是，這個單片方法無需外部電阻器和連接器就實現(xiàn)了功率級電流檢測。此外，如上文所述，只需一個單片器件就可以集成一個溫度保護電路。

　　3 應用于緊湊型熒光燈（CFL）CFL的IC IR2520D與CCFL的TPS68000