基于ICB1FL02G的高功率节能灯设计

文章摘要： 现在对于照明质量的要求正日益提高。对于办公楼宇、商场照明和户外泛光照明而言，有两种光源的发展趋势值得我们注意。一种是高强度放电灯(HID)，另一种就是本文将要介绍的高功率节能灯。高功率节能灯的发光效率可以达到80lm/W，显色指数可以达到90以上，同时具有低成本、长寿命的特性。对于传统的节能灯来说，功率普遍在35W以下，构成镇流器的电路也相对比较简单，通常用自激电路或简单的芯片就能实现，没有功率因素校正(PFC)功能。但是对于大功率节能灯来说，这样的电路就远远不能满足其自身要求了。 图1：采用ICB1FL02G的120W节能灯电路图。 英飞凌科技公司推出的一款用于荧

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    现在对于照明质量的要求正日益提高。对于办公楼宇、商场照明和户外泛光照明而言，有两种光源的发展趋势值得我们注意。一种是高强度放电灯(HID)，另一种就是本文将要介绍的高功率节能灯。高功率节能灯的发光效率可以达到80lm/W，显色指数可以达到90以上，同时具有低成本、长寿命的特性。对于传统的节能灯来说，功率普遍在35W以下，构成镇流器的电路也相对比较简单，通常用自激电路或简单的芯片就能实现，没有功率因素校正(PFC)功能。但是对于大功率节能灯来说，这样的电路就远远不能满足其自身要求了。

      图1：采用ICB1FL02G的120W节能灯电路图。

     英飞凌科技公司推出的一款用于荧光灯和大功率节能灯电子镇流器的控制芯片ICB1FL02G，包含了独特的控制特性和全面的保护功能，可以用最少的外部元件实现单个或者多个灯管的操作。其芯片内部集成了PFC控制器和半桥控制部分，并且针对T5灯管的特殊要求进行了优化。针对灯管的保护功能有：可编程预热以延长灯管寿命、寿命终了保护(EOL)、容性模式保护、灯管整流效应和直流状态保护、灯管移除保护，以及点灯电压保护。

    ICB1FL02G共有两个功能模块，第一个功能模块是BOOST PFC电路的控制，第二个功能模块是半桥逆变电路的控制。在PFC控制电路中，这款芯片工作在临界导通模式，并内置了数字式的PI滤波器。与传统的控制芯片相比(例如TDA4863)，它减少了两个引脚。在半桥逆变控制电路中，用于驱动半桥高压侧浮地MOSFET的驱动是利用了芯片集成的空心变压器这种专利技术，使得高低压隔离能力达到了900V，满足了一些特殊规格的需要。镇流器的预热频率、预热时间和灯管工作频率只需要外部电阻就可以设定。高度集成化也使得在大功率节能灯应用中的紧凑化成为可能。

120W节能灯设计

   接下来以一款欧司朗公司的120W节能灯为例，详细阐述其设计过程。电路原理图如图1所示。镇流器的一般参数设定如表1所示：

图2：ICB1FL02在PFC极的保护。

    当主输入信号接入后，电流流经R1和R2给电容C7和C7-1充电，此刻芯片消耗的电流典型值在100μA以下，直到供电电压V_CC达到10V。超过此电压后，管脚RES端会输出一个20μA的电流，用于检测低压侧灯丝的存在。只要RES脚的电压低于1.6V就认为灯丝是完好的。同时高压侧从PFC输出电容C2那里，会有一个电流通过电阻R15和R16流向高压侧灯丝，然后此电流通过电阻R17、R18和R19流入LVS1。当电流大于15μA时灯丝就被视为完好的。当此芯片用在单灯管的节能灯时，需要把不用的LVS脚接地，以屏蔽此检测功能。检测无异常，则芯片进入正常工作状态，半桥驱动电路开始工作。

PFC极工作原理及设计

     在逆变桥运行的同时，PFC BOOST转换器中的Q1也开始工作。工作原理与传统临界导通模式下的控制芯片并无很大差异，只是在负载减小到一定程度后，会最终进入断续模式(DCM)。何时进入DCM取决于内部数字PI滤波器的输出。开关工作在零电压开通模式，其工作频率随输入电压而变化。PFC电感可由以下3个公式中的最小值来确定。

图3：从启动到稳态工作的频率和灯电压变化。

最低输入电压时：

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