摘要：ST公司新推出的CFL高压半桥驱动器L6567可为CFL灯丝预热、点火和稳压工作提供所必需的控制功能。文章在介绍了L6567的功能特点和工作原理的基础上,重要介绍了L6567在CFL镇流器中的应用电路与设计方法。

    关键词：CFL镇流器  半桥驱动器  变频  L6567

1 引言

    小型荧光灯（Compact Fluorescent Lamp,简写为CFL）的镇流器与灯管通常是有机地结合在一个整体中,在不损坏其中部件的情况下一般是可拆卸的。而CFL中的镇流器的塑壳内部空间非常有限,散热能力很差,因此对电子镇流器的要求非常高。虽然目前CFL在世界范围内得到广泛应用,然而迄今为止,CFL驱动器专用IC却并不是很多。ST公司最近推出了L6567型高压半桥驱动器IC,该IC只需外加少量的外部元件,就可组成性能选进的CFL电子镇流器。

2 L6567的引脚功能及特点

    L6567采用14脚DIP封装,图1所示为其引脚排列。表1给出了L6567各引脚的功能说明。

表1 L6567引脚功能

    L6567采用BCD脱线技术,可专门用作驱动CFL。L6567的浮置电源电压高达570V,地参考电源电压为18V;驱动器源电流为30mA,灌电流为70mA。L6567内置可变频率振荡器,可对CFL预热和点火时间进行编程。L6567能使CFL功率独立主线电源电压的变化,并具有欠压锁定和电容性模式保护等特征。对于半桥拓朴中的两只外接功率MOSFET,L6567可提供电平移位和驱动等控制功能。

3 L6567的工作原理

3.1 IC启动

    图2所示是L6567的内部框图及外部连接电路。在L6567通电后,经整流的主线电压通过电阻Rhv及外部连接电路施加到L6567的脚13,在脚13上产生的电流经IC内的二极管从脚5（Vs）流出并对外部电容Cs充电。当Vs脚电压达到门限值VsLOW1(最大值为6V)后,IC外部低端MOSFET（T2）导通,而高端MOSFET（T1）保持截止,连接于脚1与脚3之间的外部自举电容Cboot被充电。当Vs脚电压达到上限门限值VSIGH1（典型值为11.7V）时,振荡器开始工作。

3.2 预热模式

    L6567振荡器被启动后,首先输出一个高频fMAX,尔后很快使频率降低到设定的预热频率fPRE上。IC脚14上的外接电容C1用于决定频率下降的速率（dF/dt）。脚10上的外接电阻RREF和脚8上的电容Cp用于共同设定预热时间TPRE。预热电流则由检测电阻RSHUNT来调节,并由RSHUNT及负载元件L和CL共同决定。一旦在预热期间频率达到FNIN,振荡器则停止振荡。

3.3 点火模式

    预热过程结束后,频率向fMIN偏移。一旦输出频率接近于L和CL串联电路的固有频率（fo）,则LC电路发生谐振。于是在CL两端产生一个600～1200V的高压脉冲使灯管击穿而点燃。眯火时间T1GN=（15/16）TPRE,频率偏移斜率由脚14上的电容CI决定。

3.4 稳压工作与前馈模式

    灯点之后,L6567将在最低fMIN上稳压工作。图3为IC从启动到进入稳定工作状态的频率变化曲线。随着输出频率的变化,扼流圈L的阻抗相应改变,灯电流也随之变化。FMIN主要由RREF和CF决定。且有fMIN=0.1fMAX。

    为防止在高主线电压上灯的功率太大,L6567可执行前馈校正功能。如果13脚内部的电阻检测到超过RREF所设定的电流值,则振荡器定时电容CF上的充电电流将增大,这将导致频率升高,振流圈L阻抗增大,从而使灯功率相应减小。脚8上的电容CP和内部电阻可用来滤除高压前馈纹波。

    L6567脚内比较器的门限电压VCMTH的典型值是20mV。如果脚9上的电压VRS小于VCMTH,IC则转入容性模式保护控制功能,这样可防止MOSEFT出现硬开关,从而实现零电压开关。

    无论任何时刻,L6567的稳态工作频率均由fMIN、前馈模式频率fFF和容性模式保护频率fCMP三者中最大的决定。

4 典型应用电路

    L6567的典型应用如图4所示。RHV和连接在IC脚5与脚7之间的电容CVCC为启动元件。一旦IC驱动Q1和Q2,脚3与脚7之间的阻尼电容和电荷泵电容与脚5与脚7之间的两只二极管组成的辅助电流源便为脚5补给工作电流,同时也对CVCC充电。IC开始工作后,RHV用作检测母线DC高压,RSHUNT用作监控开关与负载电流。脚10上的RREF与脚12上的CF决定灯点燃工作频率fMIN,RHV与CF决定前馈频率fFF,RREF和CP决定灯预热时间TPRE和点火时间TIGN,RSHUNT、LCHOKE和CLAMP等决定预热频率fPRE,RREF用于决定死区时间TDT,脚14上的电容C1决定频率扫描速率df/dt。该电路的电子镇流器负载为15W。

表2 元件参数选取

    RHV、CF、CI、CP、RREFTRSHUNT这六个元件,对L6567的正常工作和电子镇流器的性能具有决定性的影响。图4电路中各元件的参数选择如表2所列。