IR2520D型鎮(zhèn)流控制集成電路
    國際整流器公司的IR2520D是為了克服用分立元件設計的自振式鎮(zhèn)流器的缺點，同時保持成本低而設計的高壓集成電路，用于驅動CFL燈或者用于尺寸小的鎮(zhèn)流器。IR2520D包含預熱、點燃、正常運作、CFL燈故障保護、交流電網低電壓保護等等必不可少的功能，以及600 V半橋電路的高壓邊和低壓邊驅動器。雖然IR2520D集成了許多功能，它只有八個引出腳，使用標準的SO8或者DIP8封裝，可以把整個鎮(zhèn)流器的元件數(shù)量減少到最多只有二十個元件。

    圖1是IR2520D的方塊圖。這種器件的核心部份是電壓控制振蕩器（VCO），可以在外面把頻率調節(jié)到最低（Fmin），并且有一個從0 V到5 V的模擬電壓輸入。這個集成電路包含適應式零電壓切換（ZVS）和非零電壓切換（non-ZVS）保護。IR2520D的一個最大優(yōu)點是，它里面有電流波形系數(shù)控制的關機功能，不需要感測電流的高精度電阻器，這個電阻器一般是用于檢測電流過載。這只集成電路用VS引腳和半橋電路低壓邊MOSFET晶體管的RDSon進行電流過載保護，以及檢測非零電壓切換狀態(tài)。在器件里面的600 V FET晶體管把VS引腳連接到VS感測電路上，而且在LO引腳處在高電平時，可以精確地對VS 引腳進行測量，同時在開關周期的的另一半、在高壓邊FET晶體管導通、VS處于直流母線的電位時，可以承受直流電源母線的高電壓。

用IR2520D進行設計
    用IR2520D進行的設計是非常簡單的，因為它只有兩個控制引腳：VCO （振蕩器的輸入電壓為直流0-5 V ）和FMIN。在把設計成用于功率不同的燈時，只需要修改幾個外接元件。

    FMIN引腳通過一只電阻器（RFMIN）接地。這個電阻器的數(shù)值確定了集成電路的最低頻率FMIN和初始頻率（大約為2.5×FMIN）。 IR2520D處在正常工作狀態(tài)時，工作在最低頻率，除非檢測到非零電壓切換。 一般地講，為了在工作時保持頻率恒定不變，最低頻率要高于低Q值R-C-L電路的諧振頻率。在這種情況下，可以增大RFMIN的電阻值來降低頻率、增大燈的功率，或者減少RFMIN的電阻值來提高工作時的頻率、降低燈的功率。

    VCO引腳通過一只電容器（CVCO）接地。頻率從FMIN的2.5倍（FMAX）下降到最低頻率FMIN所需要的時間就決定于這只電容器的電容值。可以增大電容器的電容值來增加預熱時間，或者降低電容器的電容值來縮短預熱時間。
　
    確定IR2520D外接元件數(shù)值的最簡單、最快方法是使用國際整流器公司的鎮(zhèn)流器設計輔助（BDA）軟件。新版的軟件，包括IR2520D，將在2004年12月可以從網站www.irf.com得到。BDA軟件能夠計算所有外接電阻器和外接電容器的近似值，可以在鎮(zhèn)流器面包板上先使用這些電阻值和電容值。然后在實驗室里通過試驗進行最后的調整，得到準確的電阻值和電容值。

利用參考設計
    為了進一步簡化和加快用新的集成電路來實現(xiàn)鎮(zhèn)流器，國際整流器公司用這個集成電路做了參考設計。這些參考設計都是電子整流器的完整解決方案，它們是針對三方面的應用：一種是用于交流220 V、26 W/螺旋形CFL燈鎮(zhèn)流器 ；一種是用于交流120 V、6W /螺旋形CFL燈鎮(zhèn)流器； 另一種是用于交流230 V、25 W燈的小型鎮(zhèn)流器。這些參考設計只供評價使用。這些參考設計未經電磁干擾（EMI）測試或者其他認證測試，要得到可以用于生產的產品，需要進行審查，最后把設計定下來。

    這些參考設計的電路布置和元件是相似的──每種參考設計的電路都有必要的功能用于燈的預熱、點燃、正常運作，而且都有電磁干擾濾波器以及整流器。我們現(xiàn)在來詳細地看看其中的一種參考設計── IRPLCFL5E型CFL鎮(zhèn)流器，它是用于輸入電壓為交流220 V的26W/螺旋形燈。

電路簡介
圖2是IRPLCFL5E參考設計的電路圖。這個參考設計的主要特點如下：
* 正常工作頻率可以調節(jié)
* 預熱時間可以調節(jié)
* 燈絲斷路保護和無燈保護
* 不能點燃和不能啟動保護
* 交流電網電壓過低保護

    如圖1中的方塊圖所示，鎮(zhèn)流器中包含一個熔斷絲、電磁干擾濾波器、輸入整流器、母線電容器、半橋電路、控制和輸出級。輸出級是由電感器LRES和電容器CRES組成的普通諧振電路 。整個電路是圍繞鎮(zhèn)流器控制集成電路IR2520D設計的，其中，IR2520D所起的作用是調節(jié)預熱時間，調節(jié)正常工作頻率從而設定燈的功率，并產生頻率為FMIN的2.5倍的高啟動頻率，以避免燈出現(xiàn)一閃一閃的現(xiàn)象，在燈絲出現(xiàn)開路時提供電容性保護，在不能點燃和沒有燈時通過電流波形系數(shù)提供保護。

    來自交流電網的輸入電壓經過整流后形成母線電壓，大約為300 V。啟動電阻器Rsupply1和Rsupply2的數(shù)值取為在電壓過低保持（UVLO）期間能夠提供微小功率的電流。當VCC超出“ UVLO+ 閾值”時，IR2520D開始產生振蕩，充電泵電路（CSNUB、DCP1和DCP2） 為VCC提供電流，VCC引起里面的15.6 V齊納二極管起電壓調節(jié)作用。IR2520D鎮(zhèn)流器控制集成電路控制著半橋電路的頻率以及鎮(zhèn)流器的狀態(tài)和保護方式，例如燈的預熱、點燃、交流電網電壓過低保護以及燈/鎮(zhèn)流器出現(xiàn)故障時的保護。

功能簡介
    圖3是啟動、預熱、點燃和正常運行期間燈兩端的電壓以及諧振電感器LRES上的電流。當電源接通時，IR2520D進入低壓保持（UVLO）狀態(tài)。UVLO保持一個非常小的供電電流（< 200 μA），保證這個集成電路充份發(fā)揮它的作用，然后將高壓邊和低壓邊輸出驅動器啟動。在UVLO期間，高壓邊驅動器和低壓邊驅動器的輸出（LO和HO）都是低電平， VCO引腳的電壓下降到和公共端一樣，把啟動頻率重新設定為最高頻率。一旦VCC達到啟動閾值電壓（UVLO+），IR2520D 接通，半橋電路中的FET晶體管開始振蕩。這個集成電路進入頻率掃瞄狀態(tài)。在啟動時，VCO是 0 V，頻率非常高（大約是FMIN的2.5倍）。這樣可以在啟動期間減少電壓尖脈沖，減少燈出現(xiàn)一閃一閃的現(xiàn)象。頻率慢慢下降到鎮(zhèn)流器的高Q值輸出級電路的諧振頻率，引起燈上的電壓和燈的電流增大。在這個時候，燈絲預熱到發(fā)光的溫度，目的是保證燈的壽命很長。頻率一直下降到燈點燃。如果成功地把燈點燃，IR2520D便進入正常工作的狀態(tài)。如果把最低頻率選擇成低于或者非常接近諧振頻率，這個集成電路工作的頻率便接近諧振頻率，并且連續(xù)地調節(jié)頻率，目的是維持半橋電路工作在零電壓切換（ZVS）狀態(tài)，并且減少FET晶體管上的功率損失。如果把最低頻率選擇成高于諧振頻率，集成電路IR2520D便工作在最低頻率。圖4是啟動過程中諧振電感器上的電流和燈絲兩端的電壓。圖5是在正常工作時，VS （HB）的電壓、燈兩端的電壓和燈的電流。

出現(xiàn)故障時的工作狀態(tài)
    在出現(xiàn)燈絲開路、不能啟動、燈失效這類故障或者沒有燈時，IR2520D進入故障運行狀態(tài)。在這個狀態(tài)， 振蕩器停止振蕩。為了讓集成電路IR2520D回到預熱方式，VCC必須在低于和高于 UVLO 閾值之間周期性地改變。這是通過重新接通電源來做到的。在交流電網電壓過低的情況下，IR2520D會自動地提高頻率，保持鎮(zhèn)流器工作在零電壓切換狀態(tài)。這樣，在交流電網電壓過低的情況下，鎮(zhèn)流器便工作在功率較低的狀態(tài)，當電網電壓又上升時，便工作在功率為正常的狀態(tài)。

小結
    新的高壓集成電路IR2520是為了幫助工程師們設計先進的鎮(zhèn)流器解決方案，與以前的控制器/MOSFET和自振式雙極型晶體管鎮(zhèn)流器相比，用IR2520設計的鎮(zhèn)流器有著很多的優(yōu)點。
    為了便于開展應用開發(fā)工作，工程師們可以運用國際整流器公司的鎮(zhèn)流器設計輔助（BDA）軟件，迅速地選擇必不可少的外接元件。利用新的鎮(zhèn)流器參考設計，并與鎮(zhèn)流器設計輔助（BDA）軟件結合起來，可以進一步簡化和加快新型鎮(zhèn)流器的開發(fā)、樣機制造和完成產品的過程。
Diagrams

Fig 1 - IR2520D的方塊圖

圖2 - IRPLCFL5E 的電路圖

圖 3　在啟動時、預熱、點燃和正常工作時，燈兩端的電壓（黃色波形）和諧振電感器中的電流（綠色波形）。

圖 4　在啟動時，燈絲兩端的電壓（黃色）和諧振電感器中的電流（綠色）。