畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于IR2156的電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)

1、電子與信息工程學(xué)院本 科 畢 業(yè) 論 文論文題目 基于ir2156的電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 * 學(xué) 號(hào) * 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) * 指導(dǎo)教師 * 2011年5月咸寧學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果，均已做出明確標(biāo)注或得到許可。論文內(nèi)容未包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果。本人如違反上述聲明，愿意承擔(dān)以下責(zé)任和后果：1交回學(xué)校授予的學(xué)位證書(shū)；2學(xué)校可在相關(guān)媒體上對(duì)作者本人的行為進(jìn)行通報(bào)；3本人按照學(xué)校規(guī)定的方式，對(duì)因不當(dāng)取得學(xué)位給學(xué)校造成的名譽(yù)損害，進(jìn)行公開(kāi)道歉。4本人負(fù)責(zé)因論文成果

2、不實(shí)產(chǎn)生的法律糾紛和一切后果。學(xué)位論文作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1、 保密 ，在_年解密后適用本授權(quán)書(shū)。2、 不保密 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 摘 要本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)各種鎮(zhèn)流器的比較，根據(jù)其節(jié)能性、發(fā)光穩(wěn)定性、起點(diǎn)可靠性、功率因數(shù)

3、、輸入功率與輸出光通量、燈管壽命、噪聲及是否可調(diào)光強(qiáng)等特性綜合考慮選用鎮(zhèn)流器集成芯片ir2156作為日光燈鎮(zhèn)流器的主要設(shè)計(jì)芯片，構(gòu)造基于ir2156的日光燈鎮(zhèn)流器電路，并通過(guò)對(duì)其相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)，說(shuō)明電子鎮(zhèn)流器相對(duì)于傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的優(yōu)點(diǎn)。先對(duì)ir2156的基本原理及功能介紹，合適地選擇相應(yīng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代集成電子鎮(zhèn)流器控制芯片，設(shè)置了相關(guān)的參數(shù)，（如死區(qū)時(shí)間，運(yùn)行頻率，預(yù)熱頻率，預(yù)熱時(shí)間，最大觸發(fā)電流等）制作出了節(jié)能、體積小、重量輕、工作狀態(tài)穩(wěn)定（避免頻率閃爍）、功率因數(shù)高，燈管壽命長(zhǎng)的熒光燈鎮(zhèn)流器。本設(shè)計(jì)對(duì)于改善我們?nèi)粘Ｉ钫彰鳝h(huán)境，節(jié)省電能，使我國(guó)照明水平符合國(guó)際pfc和thd的標(biāo)準(zhǔn)具有實(shí)際

4、性的意義。關(guān) 鍵 詞：ir2156 ；鎮(zhèn)流器 ；日光燈abstractthe main approach used in this design is the compare of different kinds of ballast. in terms of the comprehensive consideration of power-saving, lighting-stability, starting-stability, power-factor, power-input and light-output, the life of lamp, noise, and lightin

5、g-intensify and so on. i choose the integrated circuit ir2156 as the main chip of my design to construct the lamp. use the check of the system to illustrate the advantage of modern-electronic ballast over the traditional-inductive ballast. through the introduction of the ir2156, we can choose the pa

6、rameter of the circuits and the chip properly, such as the time of die, the frequency of operation, preheating time, the frequency of preheating, and the max current impulse. so we can design the power-saving, small volume, work-stabile, high power-factor, and long life lamp ballast! the design is b

7、eneficial for our daily-lighting-life and power-saving; it is significant for the lighting level of our country to reach the standard of pfc and thd.keyword: ir2156; ballast; lamp目 錄1 緒論11.1 研究意義11.2 研究目的12 鎮(zhèn)流器介紹32.1 鎮(zhèn)流器基本原理32.2 電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器的工作條件32.3 電感鎮(zhèn)流器的工作原理32.4 電子鎮(zhèn)流器的工作原理42.5 電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點(diǎn)53 電子

8、鎮(zhèn)流器控制ic ir2156簡(jiǎn)介73.1 ir2156的基本原理73.2 ir2156功能簡(jiǎn)介83.2.1 欠壓關(guān)斷（uvlo）模式83.2.2 預(yù)熱（ph）模式103.2.3 觸發(fā)（ign）模式113.2.4 運(yùn)行(run)模式123.2.5 dc總線欠壓復(fù)位123.2.6 故障(fault)模式124 設(shè)計(jì)方案及步驟134.1 設(shè)計(jì)方案134.2 設(shè)計(jì)步驟134.2.1 設(shè)置死區(qū)時(shí)間134.2.2 設(shè)置運(yùn)行頻率134.2.3 設(shè)置預(yù)熱頻率134.2.4 設(shè)置預(yù)熱時(shí)間144.2.5 設(shè)置最大觸發(fā)電流145 設(shè)計(jì)實(shí)例155.1 參數(shù)確定155.2 系統(tǒng)電路圖165.3 典型波形186 結(jié)果分析

9、19 7 結(jié)論21致 謝23參考文獻(xiàn)25附 錄271緒論1.1 研究意義隨著世界能源危機(jī)的出現(xiàn)，節(jié)約能源的緊迫感使許多公司致力于節(jié)能光源和熒光燈電子鎮(zhèn)流器的研究，隨著半導(dǎo)體技術(shù)飛速發(fā)展，各種高反壓功率開(kāi)關(guān)器件不斷涌現(xiàn)，為電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)發(fā)提供了條件，70年代末，國(guó)外廠家率先推出了第一代電子鎮(zhèn)流器，是照明發(fā)展史上一項(xiàng)重大的創(chuàng)新。由于它具有節(jié)能等許多優(yōu)點(diǎn)，引起了全世界的極大關(guān)注和興趣，認(rèn)為是取代電感鎮(zhèn)流器的理想產(chǎn)品。由于微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，促進(jìn)了電子鎮(zhèn)流器向高性能高可靠性方向發(fā)展，許多半導(dǎo)體公司推出了專用功率開(kāi)關(guān)器件和控制集成電路的系列產(chǎn)品，1984年，西門子公司開(kāi)發(fā)出了tpa4812等有源功率因數(shù)

10、校正電器ic，功率因數(shù)達(dá)到0.99。隨后一些公司相繼推出集成電子鎮(zhèn)流器，89年芬蘭赫爾瓦利公司又成功推出可調(diào)光單片集成電路電子鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器目前在全世界特別是發(fā)達(dá)國(guó)家已全國(guó)推廣應(yīng)用。同時(shí)，在我國(guó)氣體放電燈的鎮(zhèn)流器的節(jié)能和照明質(zhì)量還沒(méi)有得到足夠重視。鎮(zhèn)流器是一個(gè)高耗能器件，例如廣泛應(yīng)用的直管熒光燈的鎮(zhèn)流器，其自身功耗為光源功率的13%-15%，是一個(gè)相當(dāng)高的比例。因此能夠設(shè)計(jì)出高能效和質(zhì)量的鎮(zhèn)流器對(duì)于我國(guó)實(shí)施綠色照明、加強(qiáng)電子生產(chǎn)技術(shù)、提高人們居家生活水平具有十分重要的意義1。1.2 研究目的通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)和當(dāng)代的各種類型的鎮(zhèn)流器，找出其優(yōu)缺點(diǎn)，合適地選擇相應(yīng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代集成電子鎮(zhèn)流器，制

11、作出節(jié)能（節(jié)約10%-20%的電力）、體積?。s為傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的1/5-1/3）、重量輕（約為傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的1/5）、工作狀態(tài)穩(wěn)定（避免頻率閃爍）、功率因數(shù)高（高達(dá)0.95-0.99），燈管壽命長(zhǎng)的熒光燈（壽命5000小時(shí)以上）鎮(zhèn)流器2。2 鎮(zhèn)流器介紹2.1 鎮(zhèn)流器基本原理鎮(zhèn)流器：通過(guò)振蕩電路（傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器使用lc諧振；現(xiàn)代電子鎮(zhèn)流器使用集成電路芯片控制電路產(chǎn)生高頻振蕩），使電路以一定的頻率諧振，由于諧振時(shí)電路中電流為原始電路的q倍，故可周期性點(diǎn)燃熒光燈，當(dāng)振蕩周期小于人眼視覺(jué)停留效應(yīng)可以察覺(jué)的頻率時(shí)，可讓人感覺(jué)燈光的持續(xù)性與穩(wěn)定性，這樣既可以達(dá)到節(jié)能，又可以實(shí)現(xiàn)高壓電離燈管氣體發(fā)光的效

12、果。實(shí)現(xiàn)此功能的部件就叫鎮(zhèn)流器。2.2 電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器的工作條件a、 燈絲的預(yù)熱電流3。b、 高電壓?jiǎn)?dòng)。c、 限制工作電流。2.3 電感鎮(zhèn)流器的工作原理圖2-1電感鎮(zhèn)流器簡(jiǎn)圖3當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合電路中施加220v 50hz的交流電源時(shí)，電流流過(guò)鎮(zhèn)流器，燈管燈絲啟輝器給燈絲加熱（啟輝器開(kāi)始時(shí)是斷開(kāi)的，由于施壓了一個(gè)大于190v以上的交流電壓，使得啟輝器內(nèi)的跳泡內(nèi)的氣體弧光放電，使得雙金屬片加熱變形，兩個(gè)電極靠在一起，形成通路給燈絲加熱），當(dāng)啟動(dòng)器的兩個(gè)電極靠在一起后，由于沒(méi)有弧光放電，雙金屬片冷卻，兩極分開(kāi)，由于電感鎮(zhèn)流器呈感性，當(dāng)電路突然中斷時(shí)，在燈兩端會(huì)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間約1ms-1s的600v

13、-1500v的脈沖電壓，其確切的電壓值取決于燈的類型，在放電的情況下，燈的兩端電壓立即下降，此時(shí)鎮(zhèn)流器一方面對(duì)燈電流進(jìn)行限制作用，另一方面使電源電壓和燈的工作電流之間產(chǎn)生55-65度的相位差，從而維持燈的二次啟動(dòng)電壓，使燈能更穩(wěn)定的工作。電感鎮(zhèn)流器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，作為第一種熒光燈鎮(zhèn)流器，它的市場(chǎng)占有率還是比較大的，但是，由于它的功率因數(shù)較低，低電壓?jiǎn)?dòng)性能差，耗能大，閃頻等諸多缺點(diǎn)，它的市場(chǎng)慢慢被電子鎮(zhèn)流器所取代。（一般電感鎮(zhèn)流器能量損耗：40w（燈管功率）+10w（電感鎮(zhèn)流器自身發(fā)熱損耗）等于整套燈具總耗電為50w。）2.4 電子鎮(zhèn)流器的工作原理濾波器 半橋 半橋功率因數(shù)校正器 整流輸

14、出級(jí) 驅(qū)動(dòng) 電壓門限 燈故障 輸入 燈 控制ic 圖2-2 電子鎮(zhèn)流器原理圖電子鎮(zhèn)流器是一個(gè)將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成高頻交流電源的變換器，工頻電源經(jīng)過(guò)射頻干擾（rfi）濾波器，全波整流和無(wú)源（或有源）功率因數(shù)校正器（ppfc或apfc）后，變?yōu)橹绷麟娫础Ｍㄟ^(guò)dc/ac變換器，輸出20k-100khz的高頻交流電源，加到與燈連接的lc串聯(lián)諧振電路加熱燈絲，同時(shí)在電容器上產(chǎn)生諧振高壓，加在燈管兩端，但使燈管放電變成導(dǎo)通狀態(tài)，再進(jìn)入發(fā)光狀態(tài)，此時(shí)高頻電感起限制電流增大的作用，保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流，為了提高可靠性，常增設(shè)各種保護(hù)電路，如異常保護(hù)，浪涌電壓和電流保護(hù)，溫度保護(hù)等等3。2.

15、5 電感鎮(zhèn)流器與電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點(diǎn)1、確保燈管壽命：傳統(tǒng)銅鐵式鎮(zhèn)流器老化或劣化時(shí)，其所提供電流有可能過(guò)大，容易傷害燈管，造成壽命縮短，一般熒光燈燈管售價(jià)相當(dāng)?shù)母?，如果使用電子?zhèn)流器比較容易保證燈管的壽命。因此只要在5,000小時(shí)內(nèi)有更換燈管的記錄，對(duì)業(yè)者而言，使用電子式會(huì)比傳統(tǒng)式劃算4。2、防變色：如果使用傳統(tǒng)銅鐵式安定器，使用2,000小時(shí)之后，金鹵燈的色溫會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生偏移，甚至高達(dá)30%以上變色，對(duì)賣場(chǎng)商品產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使用電子鎮(zhèn)流器，至燈管壽命終了前，色溫改變局限于5%以內(nèi)4。3、省電：和傳統(tǒng)銅鐵式鎮(zhèn)流器比較，電子式可以節(jié)省10%20%電力成本。4、重量輕：和傳統(tǒng)銅鐵式鎮(zhèn)流器比較，電子式重

16、量約為傳統(tǒng)式的1/3左右。尤其特別適合35w及20w小瓦特?cái)?shù)的金鹵燈或者軌道式燈具的設(shè)計(jì)。5、承受電壓變動(dòng)：電子鎮(zhèn)流器因?yàn)椴扇≈鲃?dòng)功率電路，可以承受大范圍電壓變動(dòng)，而傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器只能承受10%范圍以內(nèi)。6、補(bǔ)償電容器：電子鎮(zhèn)流器不需要補(bǔ)償電容器。7、啟輝器：電子鎮(zhèn)流器不需要啟輝器。8、頻閃：電子鎮(zhèn)流器無(wú)燈管閃爍的問(wèn)題。3 電子鎮(zhèn)流器控制ic ir2156簡(jiǎn)介3.1 ir2156的基本原理ir2156是ir公司最新推出的多功能、低成本電子鎮(zhèn)流器控制芯片5。它有一個(gè)高壓半橋門極驅(qū)動(dòng)器和頻率可調(diào)振蕩器組成的一個(gè)功能完善的電子鎮(zhèn)流器控制芯片。具有預(yù)熱頻率和運(yùn)行頻率可調(diào)、預(yù)熱時(shí)間和死區(qū)時(shí)間可調(diào)以及過(guò)流門限

17、可調(diào)等特性。同時(shí)，該芯片還將燈管觸發(fā)失敗保護(hù)、燈絲故障保護(hù)以及自動(dòng)重啟動(dòng)等功能集成在一起。圖3-1 ir2156（a) 直插式 （b) 貼片式 （c)引腳圖表3-1 ir2156的引腳功能1nc不接2 vcc邏輯及低端門極驅(qū)動(dòng)供電3vdcic啟動(dòng)及dc總線檢測(cè)輸入4rt最小頻率定時(shí)電阻5rph預(yù)熱頻率定時(shí)電阻6ct振蕩器定時(shí)電容7cph預(yù)熱定時(shí)電容8comic電源及信號(hào)地線9sd關(guān)斷輸入10cs電流檢測(cè)輸入11lo低端門極驅(qū)動(dòng)輸出12vs高端浮地13ho高端門極驅(qū)動(dòng)輸出14vb高端門極驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)供電圖3-2 其內(nèi)部原理框圖3.2 ir2156功能簡(jiǎn)介3.2.1 欠壓關(guān)斷（uvlo）模式欠壓關(guān)斷模

18、式是當(dāng)供電電壓vcc低于ic的開(kāi)啟門限電壓時(shí)，ic不工作。ir2156的欠壓關(guān)斷模式要求供電電流最小保持在200a以上，保證ic正常工作并驅(qū)動(dòng)高低端輸出。圖3-3為典型的從直流母線饋電和從鎮(zhèn)流器輸出級(jí)充電泵同為ir2156供電的例子。通過(guò)供電電阻(rsupply)的電流一部分作為啟動(dòng)電流流入ic，其余電流用來(lái)給啟動(dòng)電容(cvcc)充電。電阻應(yīng)能供應(yīng)兩倍的最大啟動(dòng)電流，以保證鎮(zhèn)流器在低電壓輸入下啟動(dòng)。一旦vcc腳電容電壓到達(dá)啟動(dòng)門限，且sd(關(guān)斷輸入)腳電壓低于4.5v，則ic開(kāi)始工作，ho，lo振蕩。由于ic工作電流增大，電容開(kāi)始放電見(jiàn)圖3-4。圖3-3 ic啟動(dòng)供電方式圖3-4 cvcc電壓

19、在放電期間，充電泵產(chǎn)生的整流電流給電流充電，使vcc電壓高于ic關(guān)斷電壓門限，充電泵和ic內(nèi)置15.6v穩(wěn)壓管來(lái)提供供電電壓。啟動(dòng)電容和緩沖電容要有足夠的容量，使供電電流滿足鎮(zhèn)流器工作需要。自舉二極管（dboot）自舉電容（cboot）提供高端驅(qū)動(dòng)電路的工作電壓。為了在ho腳的第一個(gè)脈沖前就給高端供電，因此輸出驅(qū)動(dòng)的第一個(gè)脈沖來(lái)自lo腳。在欠壓關(guān)斷狀態(tài)，高端和低端輸出驅(qū)動(dòng)ho和lo都為低電平，ct腳在內(nèi)部連接到com使鎮(zhèn)流器停止振蕩，cph腳在內(nèi)部連接到com使預(yù)熱時(shí)間復(fù)位。3.2.2 預(yù)熱（ph）模式圖3-5為預(yù)熱電路。預(yù)熱模式工作于燈管燈絲開(kāi)始加熱直至燈絲達(dá)到正常的點(diǎn)燃溫度，它是延長(zhǎng)燈管壽

20、命和降低點(diǎn)燃電壓所必需的步驟。當(dāng)vcc超過(guò)uvlo門限時(shí)進(jìn)入預(yù)熱模式。lo和ho開(kāi)始以50占空比的預(yù)熱頻率振蕩,死區(qū)時(shí)間由外部定時(shí)電容ct和內(nèi)部死區(qū)時(shí)間電阻rdt決定。cph腳與com斷開(kāi)，內(nèi)部5a電流源給cph腳外接的預(yù)熱時(shí)間電容充電。cs腳的過(guò)流保護(hù)在預(yù)熱期間被屏蔽。圖3-5 預(yù)熱電路預(yù)熱頻率由并聯(lián)的電阻rt和rph，以及定時(shí)電容ct決定。ct分別在到達(dá)（1/3）vcc和(3/5)vcc電壓時(shí)充電和放電，rt和rph并聯(lián)后從內(nèi)部連接到vcc，通過(guò)mos管s1對(duì)ct指數(shù)充電（見(jiàn)圖3-1）。ct的充電時(shí)間為（1/3）vcc至（3/5）vcc,分別驅(qū)動(dòng)lo和ho。一旦ct電壓超過(guò)（3/5）vcc

21、，mos管s1關(guān)斷，電阻rt和rph與vcc斷開(kāi)。ct通過(guò)內(nèi)部電阻rdt穿過(guò)mos管s3對(duì)com以指數(shù)放電。ct的放電時(shí)間為（3/5）vcc到（1/3）vcc，即輸出門極驅(qū)動(dòng)lo和ho的死區(qū)時(shí)間。ct的容量要根據(jù)rdt和要求的死區(qū)時(shí)間來(lái)選取。一旦ct放電至低于（1/3）的vcc,mos管s3關(guān)斷，rdt與com斷開(kāi),mos管s1導(dǎo)通，rt和rph連接到vcc。工作頻率始終保持在預(yù)熱頻率直到cph腳電壓超過(guò)13v，ic進(jìn)入觸發(fā)模式。在預(yù)熱模式期間，當(dāng)cph腳電壓高于7.5v時(shí)，恢復(fù)過(guò)流保護(hù)和dc總線欠壓復(fù)位功能。3.2.3 觸發(fā)（ign）模式觸發(fā)電路如圖3-6所示。觸發(fā)模式是指建立觸發(fā)燈管所需的

22、高電壓并觸發(fā)燈管。當(dāng)管腳cph上的電壓超過(guò)13v，ir2156進(jìn)入觸發(fā)模式。圖3-6觸發(fā)電路管腳cph內(nèi)部連接到一個(gè)p溝道的mosfet（s4）的門極，s4連接管腳rph和rt。當(dāng)管腳cph上的電壓超過(guò)13v時(shí)，s4的g-s電壓開(kāi)始低于s4的開(kāi)通門限。管腳cph上的電壓持續(xù)向vcc上升，s4緩慢關(guān)斷，這樣就使電阻rph平滑地從rt上斷開(kāi)，同時(shí)使工作頻率平滑地過(guò)渡到觸發(fā)頻率，再過(guò)渡到最終的運(yùn)行頻率。管腳cs的過(guò)流保護(hù)功能可以在觸發(fā)失敗或燈絲開(kāi)路時(shí)保護(hù)鎮(zhèn)流器。外部電流檢測(cè)電阻rcs上的電壓即為管腳cs的電壓。rcs定義鎮(zhèn)流器可提供的最大峰值電流（以及觸發(fā)電壓）。峰值觸發(fā)電流必須低于mosfet所能

23、承受的最大電流。當(dāng)cs上的電壓超過(guò)內(nèi)部的1.3v門限，ic進(jìn)入故障模式，輸出驅(qū)動(dòng)ho和lo都被鎖定為低電平。3.2.4 運(yùn)行(run)模式當(dāng)燈管觸發(fā)成功后，鎮(zhèn)流器進(jìn)入運(yùn)行模式。運(yùn)行模式是指燈弧已經(jīng)建立，燈管以給定的功率工作時(shí)ic所處的狀態(tài)。運(yùn)行模式的振蕩頻率是由定時(shí)電阻rt和定時(shí)電容ct決定的。3.2.5 dc總線欠壓復(fù)位當(dāng)dc總線電壓過(guò)低時(shí)，燈管的輸出級(jí)頻率會(huì)接近或低于諧振頻率，這時(shí)會(huì)造成硬開(kāi)關(guān)，并破壞半橋的開(kāi)關(guān)。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，管腳vdc測(cè)量dc總線的電壓，并在腳vdc上的電壓下降到10.9v并低于vcc時(shí)，線性拉低管腳cph電壓，這樣使得p溝道m(xù)osfets4在dc總線降壓時(shí)開(kāi)通

24、，并使頻率向上提高到高于諧振點(diǎn)的一個(gè)安全的工作頻率。頻率變化值由外部電阻rbus和內(nèi)部電阻rvdc決定。通過(guò)拉低管腳cph，觸發(fā)斜率也被復(fù)位。當(dāng)dc總線電壓過(guò)低時(shí)，整流器不進(jìn)行觸發(fā)，當(dāng)dc總線電壓再次上升時(shí)，ic將進(jìn)行自動(dòng)再觸發(fā)。當(dāng)cph上的電壓超過(guò)7.5v時(shí)（預(yù)熱模式期間），內(nèi)部電阻rvdc連接到管腳vdc和com之間。 3.2.6 故障(fault)模式在預(yù)熱模式過(guò)后的任何時(shí)間，當(dāng)電流檢測(cè)腳cs上的電壓超過(guò)1.3v時(shí)，ic進(jìn)入故障模式，驅(qū)動(dòng)輸出ho和lo都被置位為低電平。cph向com放電，復(fù)位預(yù)熱時(shí)間，同時(shí)ct向com放電，關(guān)斷振蕩器。要想退出故障模式，vcc電壓必須下降至低于uvlo的

25、下門限，或者關(guān)斷腳sd的電壓拉高至大于5.1v。這兩種方式都可以使ic進(jìn)入uvlo模式，一旦腳vcc電壓大于開(kāi)通門限，同時(shí)sd低于4.5v，ic將進(jìn)入預(yù)熱模式開(kāi)始振蕩。 4 設(shè)計(jì)方案及步驟4.1 設(shè)計(jì)方案選用集成鎮(zhèn)流器控制芯片ir2156作為設(shè)計(jì)的電路主芯片，添加合適的整流（二極管整流）、濾波（rc低通濾波）半橋驅(qū)動(dòng)（nmos串聯(lián)電路）、高頻扼流（環(huán)形扼流圈）等電路，構(gòu)建出設(shè)計(jì)要求的熒光燈鎮(zhèn)流器。4.2 設(shè)計(jì)步驟4.2.1 設(shè)置死區(qū)時(shí)間通過(guò)定時(shí)電容和內(nèi)部死區(qū)時(shí)間電阻rdt可以定義lo和ho的死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間為電容上的電壓從vcc到vcc的放電時(shí)間。公式6如下： s （4-1） 或 f （4-

26、2） 式中：死區(qū)時(shí)間/s； 定時(shí)電容/pf；4.2.2 設(shè)置運(yùn)行頻率最終的運(yùn)行頻率由定時(shí)電阻和定時(shí)電容決定，設(shè)置電容上的電壓從1/3vcc到3/5vcc的充電時(shí)間為輸出驅(qū)動(dòng)ho和lo的開(kāi)通時(shí)間。運(yùn)行頻率計(jì)算公式6： hz (4-3) 或 （4-4）式中：運(yùn)行頻率/hz； 定時(shí)電阻/；4.2.3 設(shè)置預(yù)熱頻率預(yù)熱頻率由定時(shí)電阻和、定時(shí)電容設(shè)置。在預(yù)熱模式期間，定時(shí)電阻通過(guò)內(nèi)部連接方式并聯(lián)。預(yù)熱頻率計(jì)算公式6如下頁(yè)所示： hz (4-5) 或 (4-6) 式中：預(yù)熱頻率/hz； 預(yù)熱電阻/；4.2.4 設(shè)置預(yù)熱時(shí)間預(yù)熱時(shí)間由接在腳上的電容從0充電到13v的時(shí)間決定。一個(gè)內(nèi)部的5a電流源流入管腳。預(yù)

27、熱時(shí)間的計(jì)算公式6如下： s （4-7） 或 f (4-8) 式中：預(yù)熱時(shí)間/s； 預(yù)熱電容/ pf；4.2.5 設(shè)置最大觸發(fā)電流最大觸發(fā)電流由外部電阻和內(nèi)部1.3v門限共同決定。該門限定義鎮(zhèn)流器的過(guò)流點(diǎn)，觸發(fā)頻率靠近諧振點(diǎn)或燈管觸發(fā)失敗時(shí)，會(huì)超過(guò)這個(gè)門限。最大觸發(fā)電流計(jì)算公式6如下： a (4-9) 或 (4-10)式中：最大觸發(fā)電流/a； 內(nèi)部電阻/；5 設(shè)計(jì)實(shí)例根據(jù)以上公式，按照42w緊湊型電子鎮(zhèn)流器要求，計(jì)算所有元件參數(shù)(具體計(jì)算見(jiàn)下)。使計(jì)算值向元件標(biāo)稱值靠近并通過(guò)實(shí)驗(yàn)做細(xì)調(diào)，元件取值如下： 5.1 參數(shù)確定ct=470pf,rt=43k,rph=68k, cph=0.22f,rcs

28、=0.61。 這樣，一個(gè)功能完善的鎮(zhèn)流器就設(shè)計(jì)好了。將其安裝并測(cè)試其計(jì)算值，根據(jù)元件的離散性稍加調(diào)整，鎮(zhèn)流器就可在典型狀態(tài)下工作。具體參數(shù)計(jì)算如下：（1）由公式4-1，且ir2156內(nèi)部死區(qū)時(shí)間為0.0000007 s7，故可得ct=470pf；（2）由運(yùn)行頻率與電源頻率一致，故=50hz，由公式4-4，且ct=470pf,故可得rt=43 k;（3）由公式4-6，且ct=470pf,rt=43k,rph=68k；可得rph=68k；（4）由公式4-8，設(shè)定預(yù)熱時(shí)間為700ms，故可得cph=0.22f；（5）由公式4-10，=50ms，=2.13a，故可得rcs=0.61；5.2 系統(tǒng)電路圖

29、圖5-1系統(tǒng)電路圖電路工作過(guò)程：交流電壓經(jīng)過(guò)二極管構(gòu)成的整流電路、濾波電路、電阻分壓電路的處理，變?yōu)橹绷鳎譃閮刹糠?，以部分為?zhèn)流器控制ic ir2156提供電源，另一部分經(jīng)過(guò)mos（金屬氧化物效應(yīng)管），與ir2156的ho、lo內(nèi)部振蕩電路夠成諧振，通過(guò)vs腳輸出，點(diǎn)亮熒光燈；電路在不同狀態(tài)下ir2156會(huì)對(duì)應(yīng)不同的模式：例如當(dāng)vcc過(guò)小時(shí)，ir2156處于欠壓關(guān)短模式，ic不啟動(dòng)，處于保護(hù)模式；當(dāng)電路中工作電流過(guò)大時(shí)，ic進(jìn)入故障模式，電路停止振蕩，ct放電，直到vcc小于uvlo門限電壓時(shí)，電路再進(jìn)入預(yù)熱模式。具體運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表5-2。表5-2 鎮(zhèn)流器運(yùn)行參數(shù)參數(shù) 特性 數(shù)值 預(yù)熱頻率 6

30、8khz 燈管預(yù)熱電壓 460vpp 預(yù)熱時(shí)間 700ms 燈絲預(yù)熱比 41 最大觸發(fā)電壓 1500vpp觸發(fā)時(shí)間 50ms 運(yùn)行頻率 47.5khz 運(yùn)行燈管電壓 180vpk 鎮(zhèn)流器運(yùn)行輸入功率 42w 5.3 典型波形預(yù)熱燈絲電壓波形如圖5-2所示。預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行時(shí)燈電壓波形如圖5-3所示。圖5-2預(yù)熱時(shí)燈絲電壓（5v/格） 圖5-3預(yù)熱、觸發(fā)和運(yùn)行時(shí)燈電壓（250v/格）運(yùn)行時(shí)半橋輸出電壓和rcs上的電壓波形如圖5-420所示。觸發(fā)失敗時(shí)燈電壓和rcs上的電壓波形如圖5-4所示。圖5-520運(yùn)行時(shí),半橋輸出電壓和rcs上電壓 (上：100v/格下：200mv/格)圖5-6觸發(fā)失敗時(shí)燈

31、電壓和rcs上電壓 (上：500v/格下：1v/格)6 結(jié)果分析通過(guò)對(duì)比了傳統(tǒng)與現(xiàn)代各種鎮(zhèn)流器特點(diǎn)，分析傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器與現(xiàn)代電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇具有預(yù)熱頻率和運(yùn)行頻率可調(diào)、預(yù)熱時(shí)間和死區(qū)時(shí)間可調(diào)以及過(guò)流門限可調(diào)等特性。同時(shí)，該芯片還將燈管觸發(fā)失敗保護(hù)、燈絲故障保護(hù)以及自動(dòng)重啟動(dòng)等功能的集成芯片ir2156，組建熒光燈拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。 該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）節(jié)能。熒光燈的電子鎮(zhèn)流器，多使用20-60khz頻率供給燈管，使燈管光效比工頻提高約10%（按長(zhǎng)度為4尺的燈管），且自身功耗低，使燈的總輸入功率下降約20%，有更佳的節(jié)能效果。 （2）消除了頻閃，發(fā)光更穩(wěn)定。有利于提高視覺(jué)分辨率，提高功效；降

32、低連續(xù)作業(yè)的視覺(jué)疲勞，有利于保護(hù)視力。 （3）起點(diǎn)更可靠。預(yù)熱燈管后一次起點(diǎn)成功，避免了多次起點(diǎn)。 （4）功率因數(shù)高。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的25w以上的熒光燈，其功率因數(shù)高于0.95。但應(yīng)注意，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)25w以下的燈管規(guī)定的諧波限值很高，以致使其功率因數(shù)下降到0.7到0.8。 （5）穩(wěn)定輸入功率和輸出光通量：高品質(zhì)產(chǎn)品有良好的穩(wěn)壓性能，在電源、電壓偏差很大時(shí)，仍能保持光源恒定功率，穩(wěn)定光照度，有利于節(jié)能。 （6）延長(zhǎng)燈管壽命。高品質(zhì)產(chǎn)品的恒功率和燈管電流下降，以及起點(diǎn)可靠等因素可使燈管壽命延長(zhǎng)。 （7）噪音低。高品質(zhì)電子鎮(zhèn)流器噪音可達(dá)35db以下，人們感覺(jué)不到噪音。 （8）可以調(diào)光。對(duì)于需要調(diào)光的場(chǎng)

33、所，如：原使用白熾燈或鹵鎢燈調(diào)光的場(chǎng)所，代之以高效熒光燈配可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器，可實(shí)現(xiàn)在2%到100%的大范圍調(diào)光。7 結(jié)論通過(guò)對(duì)ir2156的介紹，在對(duì)其功能有所了解的基礎(chǔ)上研究ir2156的實(shí)際應(yīng)用電路，找出了其優(yōu)缺點(diǎn)，合適地選擇相應(yīng)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代集成電子鎮(zhèn)流器，設(shè)置了相關(guān)的參數(shù)，（如死區(qū)時(shí)間，運(yùn)行頻率，預(yù)熱頻率，預(yù)熱時(shí)間，最大觸發(fā)電流等）制作出了節(jié)能、體積小、重量輕、工作狀態(tài)穩(wěn)定（避免頻率閃爍）、功率因數(shù)高，燈管壽命長(zhǎng)的熒光燈鎮(zhèn)流器。致 謝在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，要感謝的人很多，特別要感謝我的指導(dǎo)老師，徐武雄老師，以及所有給予我?guī)椭^(guò)得人！感謝他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我的關(guān)心、幫助、教誨！謝

34、謝老師用他們淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，縝密的思維能力指導(dǎo)著我，讓我一步步有計(jì)劃，有方向地完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)也讓我學(xué)了很多新的知識(shí)，有了很多的收獲，讓我終身受用！參考文獻(xiàn)1 gb 50034-92工業(yè)企業(yè)室內(nèi)照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).2 gb 5700-85 室內(nèi)照明測(cè)量方法. 3 孫建民電氣照明技術(shù)中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998(6).4 陳傳虞 編著，電子節(jié)能燈與電子鎮(zhèn)流器原理與制造，人民郵電出版社，2004年.5 irplcfl3：a ballast that can be dimmed from a domestic (phase cut)dimmer , peter green ,international rectifier 233 kansas street ,ei segundo ,ca 90245 usa.6 童顯海，曾武，丁航，等.中國(guó)綠色照明工程節(jié)電效果和經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法的研究j.中國(guó)照明電器，2003（1）：22-23.7 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）m.北京：高等教育出版社，2006.8 陳堅(jiān).電力電子學(xué)m.北京：高等教育出版社，2004.9 王兆安. 電力電子技術(shù)（第5版）m.西安：西安交通大學(xué)出版社，2009.10 趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)m. 北京：清華