TL镇流器电子驱动器VK06TL的应用

摘要：VK06TL是ST公司生产的带有控制电路和复合功率开关的TL电子镇流器驱动器。用该器件设计电子镇流器时，其灯预热频率、稳态工作频率及灯寿终定时保护等一些参数均可通过外部元件来设定。文中介绍了VK06TL的结构与特点，给出了其工作原理和典型应用电路。 关键词：TL镇流器；驱动器；VK06TL；预热；保护 １　概述 意法半导体公司ＳＴ生产的ＶＫＯ５ＣＦＬ芯片自投放市场以来，已被广泛应用于紧凑型荧光灯ＣＦＬ电子镇流器中，而不久前ＳＴ公司又推出了ＶＫ０６ＴＬ单片ＩＣ，该芯片的主要应用是直管形荧光灯ＴＬ电子镇流器。使用两块ＶＫ０６ＴＬ和少量元件即可组成６０Ｗ以下ＴＬ电子镇流器半桥逆变器。采用ＶＫ０６ＴＬ作为半桥驱动器的ＴＬ镇流器，其灯预热频率、稳态工作频率及灯寿终定时保护等一些参数均可通过ＩＣ外部元件进行设定，而且还带有过热关断功能。此外，ＶＫ０６ＴＬ之间的参数匹配性非常好，因而使用时不必进行挑选“配对”，而且器件坚固耐用，高温性能极佳。 ２　结构与特点 ＶＫ０６ＴＬ驱动器采用１６引脚ＳＯ封装形式，由于９～１６脚均为集电极，故有效引脚为９个，图１为其引脚排列。 ＶＫ０６ＴＬ电子镇流器驱动器内部除集成有控制电路和保护电路外，还集成了被称作“发射器开关”(Ｅｍｉｔｔｅｒ ｓｗｉｔｃｈ)的功率驱动输出级，ＶＫ０６ＴＬ的内部电路组成如图２所示。 ＶＫ０６ＴＬ的主要性能特点如下： ●内部带有高压双极型ＮＰＮ复合晶体管和一个低压ＭＯＳＦＥＴ组成的“发射器开关”，级联功率开关器件的击穿电压ＢＶＣＳＯ不小于５２０Ｖ，集电极电流Ｉｃｒｍｓ为０．５Ａ，峰值集电极电流ＩＣＭ为５Ａ，开关频率可达２００ｋＨｚ； ●内含续流二极管连接于ＶＫ０６ＴＬ内部源极或地与片内复合晶体管的集电极之间和击穿值约３０Ｖ的双向交流开关二极管ＤＩＡＣ(连接于ＶＫ０６ＴＬ的４脚与片内复合晶体管集电极之间)； ●由ＶＫ０６ＴＬ组成的电子镇流器驱动电路的预热频率、预热时间、稳态工作频率和灯寿终保护定时等功能参数均可通过外部元件设定； ●电源电压Ｖｄｄ被内部箝位在７Ｖ。 ３ 应用电路及工作原理 图３所示是由两块ＶＫ０６ＴＬ芯片组成的４０ＷＴＬ电子镇流器驱动电路。该镇流器的输入端Ｍ１、Ｍ２可连接４００Ｖ的ＤＣ电压，而输入端ＡＣ１、ＡＣ２则可以连接１８５～２６５Ｖ的ＡＣ电压。因此，该电子镇流器的ＤＣ干线电压范围为２５０～４００Ｖ。高端ＶＫ０６ＴＬ（ＩＣ１）和低端ＶＫ０６ＴＬ（ＩＣ２）的脚６(脚Ｖｄｄ)上的电源电压可分别通过Ｒ５－Ｃ５和Ｒ１－Ｃ１网络获得。将电阻Ｒ１通过灯丝连接到ＤＣ干线电压的目的是便于在更换灯管之后电路能够自动重启。 通过Ｒ２可对Ｃ２进行充电。当Ｃ２上的电压达到３０Ｖ时，ＩＣ２脚４内的ＤＩＡＣ击穿，功率开关器件导通，振荡器启动。而高端ＩＣ１脚４上连接的２０Ｖ齐纳二极管Ｄ３则可用于避免ＩＣ１内的ＤＩＡＣ击穿，从而使ＩＣ１Ａ功率开关能够可靠接通。 绕在扼流圈上的两个次级绕组Ｎ２、Ｎ３用于驱动ＩＣ１和ＩＣ２的开／关。当ＶＫ０６ＴＬ脚５上的电压超过２．２Ｖ时，驱动器导通；而在该脚电压低于０．８Ｖ时，驱动器截止。此外，通过Ｒ４－Ｃ４和Ｒ３－Ｃ３组成的滤波电路，可保证电路正常工作，同时也可以避免硬开关现象发生。 ＩＣ１脚１上的电容Ｃ７和ＩＣ２脚１上的电容Ｃ９可用来设定预热阶段的工作频率。通过ＶＫ０６ＴＬ脚１内部的一个３５０μＡ的电流源可对外部电容Ｃ７和Ｃ９充电。Ｃ７和Ｃ９均选８２０ｐＦ时，系统占空比为５０％。由于扼流圈(ＮＩ)的电感值Ｌ为１．８ｍＨ，而灯启动电容Ｃ１６为８．２ｎＦ，预热频率为５３ｋＨｚ。因此，该电路的ＤＣ电压为３００Ｖ时，其峰值电流为１Ａ。 图3 当电容Ｃ１１、Ｃ１２的充电电压达到４．２Ｖ时，预热阶段结束，此后７脚内部的开关与地接通，以使Ｃ８和Ｃ１０分别与Ｃ７和Ｃ９相并联而使频率渐减，从而引起输出级扼流圈Ｎ１和Ｃ１６由于Ｃ１５Ｃ１６，Ｃ１５影响可忽略组成的ＬＣ串联电路发生谐振，并在Ｃ１６两端产生高压以对灯点火，尔后频率下降到稳压工作频率。当选择Ｃ１１和Ｃ１２为４．７μＦ时，预热时间约为１ｓ。当Ｃ８和Ｃ１０均为８２０ｐＦ时，稳态工作频率为３７ｋＨｚ。ＤＣ母线电压为４００Ｖ时，ＩＣ的峰值电流为７５０ｍＡ。 众所周知，当荧光灯达到寿命终结ｅｎｄ ｏｆ ｌｉｆｅ时，镇流器将使灯连续工作，从而引起灯管过热并产生放电“烟雾”，同时在灯阴极上产生非常高的电压，以使灯和镇流器处于异常和危险的状态。因此，设计时，在镇流器中必须设置灯寿终保护电路。 在实际应用中，ＩＣ１的８脚接半桥中点，灯寿终保护由ＩＣ２及其脚８与地之间的电容Ｃ１３和Ｒ９来实现。图４所示是灯寿终(ＥＯＬ)保护电路。其中电流感测电阻Ｒｓｅｎｓｅ用于检测最大灯峰值电流。当Ｒｓｅｎｓｅ两端电压超过０．１Ｖ(相当于１．８Ａ的灯电流)时，比较器Ｃ１将使开关Ｔ１接通，以使内部充电电流对８脚外部电容ＣａｐＥ０１(即Ｃ１３)充电。当Ｃ１３上的充电电压达到４．２Ｖ时，比较器Ｃ２使Ｔ２接通并维持电容充电。Ｃ１３为４７０ｎＦ时，电路可在预热之后约１００ｍｓ之内执行ＥＯＬ保护功能。 在灯处于ＥＯＬ条件下，通常会有一个非常大的电流在电路中流动。在低端ＶＫ０６ＴＬ的脚１与脚５之间连接Ｄ１、Ｄ２和Ｒ７可以对灯寿终情况下的大电流进行限制。在预热阶段，灯电流通常会增加到２．８Ａ，然后在１００ｍｓ后，电路将在灯ＥＯＬ保护电路的作用下停止振荡。 此外，由于ＶＫ０６ＴＬ内置有热保护电路， 因此，通过ＥＯＬ保护电路同样会在芯片结温超过１５０℃时使振荡器截止。然后，只有当芯片结温降至１３５℃以下时，ＶＫ０６ＴＬ才会自动再启动。