IR21571— контроллер электронных балластов нового поколения

IR21571— контроллер электронных балластов нового поколения

Раздел: Оптоэлектроника

Владимир Башкиров, представительство International Rectifier

    Современные электронные балласты объединяют в себе узлы, предназначенные для фильтрации электромагнитных помех генерируемых балластом, выпрямления сети, коррекции коэффициента мощности для входного синусоидального тока, блокировки работы при пониженном напряжении и защиты от аварийных ситуаций, управления полумостовым каскадом на ключевых элементах, и выходной каскад управления лампой. Эти балласты должны обеспечивать гибкое управление сменой режимов предварительного подогрева, поджига и запуска рабочего режима.
1. Введение

    В балластах первого поколения функции управления режимами работы полумостовой схемой и защитой от аварийных ситуаций реализовывались на дискретных элементах и ИС низкой степени интеграции. Это приводило к увеличению числа элементов балласта, площади печатной платы, стоимости и снижению надежности.

    В балластах второго поколения перечисленные функции интегрированы в одной ИС контроллера, программируемой с помощью навесных элементов. Помимо этого у балластов нового поколения существенно расширился перечень функций защиты от аварийных ситуаций в лампе и балласте.

    Компания International Rectifier последовательно реализует программу разработки серии ИС контроллеров для электронных балластов новых поколений. Открывает ее ИС IR21571.

    Этот контроллер позволил не только обеспечить полный набор функций защиты для надежной работы светильников и возможности их сертифицирования по всем современным стандартам (UL, VDE и др.), но и стал основой для последующих разработок — ИС IR2159 (ИС диммера с фазовым управлением), IR2167 (ИС контроллера балласта и корректора коэффициента мощности) и др.

  Рис. 1

    В настоящее время IR21571 существенно превосходит по своим возможностям конкурирующие контроллеры L6574 (STM) и MC33157 (Motorola). В табл. 1, 2 представлен сравнительный анализ функций, реализуемых как этими контроллерами так и электронными балластами на их основе. Как следует из них, IR21571 реализует на 6 функций защиты больше, чем L6574, и на 8 больше, чем МС33157. Согласно документации на эти ИС, реализация балласта требует примерно одинакового числа элементов — около 30 (сюда включены выходные каскады, ИС и программирующие элементы). Однако реализация электронных балластов на ИС L6574 и МС33157, равноценных по своим возможностям балласту на IR21571, связана с существенным увеличением числа пассивных и активных компонентов и увеличением размеров печатной платы. Это негативно влияет на цену балласта при серийном производстве и на его надежность.
Таблица 1 Функция, реализуемая ИС IR21571 L6574 MC33157 Программированная защита балласта
в конце срока службы лампы + - - Отключение по перегреву + - - Программируемая защита от гашения лампы
вследствие старения (brown out) + - - Программируемая защита от перегрузки по току + + - Защита от перехода в емкостной режим работы + - - Авторестарт + + - Микромощный режим потребления при старте + + - Внутренняя защита диодом Зенера от низкого
напряжения питания + + + Программируемое "мягкое" изменение частоты
при старте + - - Программируемое время подогрева + + + Программируемая частота подогрева + + + Программируемое время поджига + + + Программируемая частота поджига + + + Программируемая частота запуска
рабочего режима + ОС + Программируемая пауза переключения
транзисторов полумоста + - + Таблица 2 Функция,
реализуемая
балластом
IR21571 L6574 MC33157 Устраняемая проблема Мягкий старт
выходного каскада + - - Нежелательные вспышки на
лампе в начале подогрева.
Снижение срока службы
лампы. Выключение при отсутствии поджига лампы + + + Перегрузка по току, насыщение индуктора, повреждение транзисторов полумоста. Выключение при открытой нити накала + + - Режим жесткого переключения полумоста, повреждение транзисторов полумоста. Отключение по признаку окончания срока службы лампы + - - Перегрев нити накала,
оплавление стекла,
повреждение транзисторов
из-за больших всплексков тока в полумосте. Отключение по перегреву + - - КЗ в балласте и возгорание из-за терморазрушения компонентов. Перезапуск при гашении лампы + - - Самопроизвольное гашение
лампы и сохранение этого
состояния Авторестарт после смены лампы + + - Ручной перезапуск, увеличение времени на замену. 2. Описание

    ИС IR21571 является функционально законченным программируемым контроллером электронных балластов с постоянной мощностью и быстрым запуском флюоресцентных ламп любого типа и мощности, полностью отвечающим всем современным требованиям по обеспечению надежной работы и удобству эксплуатации а также по защите ламп и самого балласта. Помимо рассмотренных выше функций, по сравнению с ИС драйвера IR2153 в IR21571 автоматически обеспечивается высокоточная установка 50-процентной скважности с помощью внутреннего Т-триггера, и имеется возможность программирования мощности на лампе. Применение IR21571 взамен IR2153 позволяет примерно на 40 % снизить количество компонентов при реализации всех функций управления и защиты и уменьшить площадь печатной платы. Программирование ИС осуществляется при помощи выбора номиналов навесных элементов. ИС IR21571 выпускается в пластмассовых 16-выводных DIP и узких планарных корпусах. Расположение выводов представлено на рис. 1, а назначение — в табл. 3.
Таблица 3 № вывода Обозначение Назначение вывода 1 VDC Вход контроля шины постоянного тока 2 CPH Цепь времязадающего конденсатора подогрева 3 RPH Цепи резистора частоты подогрева и конденсатора поджига 4 RT Цепь времязадающего резистора генератора 5 RUN Цепь резистора частоты запуска 6 CT Цепь времязадающего конденсатора генератора 7 DT Программирование паузы 8 OC Програмирование порога перегрузки по току (CS+) 9 SD Вход выключения 10 CS Вход контроля тока 11 LO Выход драйвера нижнего уровня 12 COM Силовая и сигнальная общие точки ИС 13 VCC Питание логики и драйвера нижнего уровня 14 VB Плавающее питание драйвера верхнего уровня 15 VS Общая высоковольтного плавающего напряжения 16 HO Выход драйвера верхнего уровня 3. Технические характеристики

    См. таблицы ниже.
Абсолютные максимальные значения Параметр Min. Max. Ед. изм. Обозна-чение Определение VB Плавающее напряжение питания верхнего уровня -0.3 625 В VS Плавающее напряжение смещения вархнего уровня VB-25 VB+0,3 B VHO Плавающее напряжение выхода верхнего уровня VS-0,3 VB+0,3 B VLO Плавающее напряжение выхода нижнего уровня -0.3 VCC+0,3 B IOMAX Максимально допустимый выходной ток (на том или другом выходе) с учётом ёмкости Миллера МОП ПТ -500 500 мА IRT Ток на выводе RT -5 5 мА VCT Напряжение на выводе CT -0.3 5.5 B VDC Напряжение на выводе VDC -0.3 VCC+0.3 B ICPH Ток на выводе CPH -5 5 мА IRPH Ток на выводе RPH -5 5 мА IRUN Ток на выводе RUN -5 5 мА IDT Ток на выводе задания паузы -5 5 мА VCS Напряжение на выводе контроля тока -0,3 5,5 В ICS Ток на выводе контроля тока -5 5 мА IOC Ток на выводе порога перегрузки по току -5 5 мА ISD Ток на выводе отключения -5 5 мА ICC Ток питаня (Замечание 1) -20 20 мА dV/dt Допустимая скорость изменеия напряжения смещения -50 50 B/нс PD Мощность рассеиваемая корпусом при внешней температуре +25°С (16-выводной DIP) - 1,6 Вт PD Мощность рассеиваемая корпусом при внешней температуре +25°С (16-выводной SOIC) - 1.25 Вт RqJA Тепловое сопротивление переход/среда, DIP-16 - 75 °C/Вт RqJA Тепловое сопротивление переход/среда, SOIC-16 - 100 °C/Вт TJ Температура перехода -55 150 °С TS Температура хранения -55 150 °С TL Температура пайки (припоя, 10 сек) - 300 °С

    Замечание 1. Эта ИС содержит диод Зенера (стабилитрон) между выводами VCC и COM с номинальным пробивным напряжением 15,6 В. Примите к сведению, что этот вывод источника должен управляться иточником постоянного тока с низким импедансом с напряжением больше, чем VCLAMP, заданном в разделе Электрические характеристики.
Рекомендуемые условия эксплуатации Параметр Min. Max. Ед. изм. Обозна-чение Определение VBS Плавающее напряжение питания верхнего уровня VCC-0,7 VCLAMP В VS Напряжение смещения источника верхнего уровня в устойчивом состоянии -3 600 В VCC Напряжение питания VCCUV+ VCLAMP В ICC Ток питания Замечание 2 10 мА VDC Напряжение на выводе VDC 0 VCC B CT Ёмкость на выводе CT 220 - пкф RDT Сопротивление задания паузы 1 - кОм ROC Сопротивление задания порога перегрузки по току (CS+) - 50 кОм IRT Ток на выводе Rt (замечание 3) -500 -50 мкА IRPH Ток на выводе RPH (замечание 3) 0 450 мкА IRUN Ток на выводе RUN(замечание 3) 0 450 мкА ISD Ток на выводе отключения (замечание 3) -1 1 мА ICS Ток на выводе контроля тока -1 1 мА TJ Температура перехода -40 125 °С

    Замечание 2. Должна быть обеспечена величина тока через вывод VCC, достаточная для возможности стабилизации напряжения на этом выводе внутренним диодом Зенера с напряжением 15,6 В.

    Замечание 3. Поскольку вход RT является источником тока, управляемым напряжением, полный ток через выводRT является суммой всех токов параллельно соединенных источников тока, подсоединенных к этому выводу. Для обеспечения оптимальной характеристики токового зеркала генератора этот полный ток должен быть обеспечен в диапазоне от 50 до 500 мкА. Во время режима подогрева полный ток, вытекающий из вывода RT, состоит из ттока через вывод RPH плюс ток, относящийся к резистору RT. Во время режима запуска полный ток через вывод RT состоит из тока через вывод RUN плюс ток, относящийся к резистору RT.
Электрические характеристики

    VCC = VBS = VBIAS = 15±0,25 B, RT = 40,0 кОм, СТ = 470 пкФ, выводы RPH и RUN не задействованы, VCPH = 0 B, RDT = 6,1 кОм, ROC = 20,0 кОм, VSC = 0,5 D, VSD = 0B, CL = 1000 пкФ, если не оговорены другие условия.

Параметр ТА = 25°С Ед. изм. Режим измерения Обозна-чение Определение Мин. Тип. Макс. Характеристики питания VCCUV+ Порог источника VCC по низкому напряжению при нарастании напряжения - 11.4 -   VCC нарастает от 0 В VUVHYS Гистерезис источника VCC при блокировке низкого напряжения - 1.8 -     IQCCUV Ток покоя в режиме блокировки по низкому напряжению питания - 150 - мКА VCCTSD IQCC Ток питания VCC - 3.8 - мА RT не подключен, СТ подключен к СОМ IQCC50k Ток питания VCC, f=50 кГц - 4.5 - мА RT=36 кОм, RDT=5,6 кОм, СТ=220 пкФ VCLAMP Напряжение стабилизации VCC диодом Зенера - 15.6 - В ICC=10 мА Характеристики источника с плавающим выходом IQBSO Ток покоя источника VBS - 0 - мкА VHO = VS IQBS1 Ток покоя источника VBS - 30 - мкА VHO = VB VBSMIN Минимум напряжения VBS требуемого для надежной работы выхода HO - 4 5 B   ILK Ток утечки источника смещения - - 50 мкА VB = VS = 600 D Характеристики входа/выхода генератора fOSC Частота генератора - 30 - кГц RT=32 кОм, RDT=6,1 кОм, СТ=470 пкФ     - 100 - кГц RT=6,1 кОм, RDT= 6,1 кОм, СТ=470 пкФ df/dV Стабильность частоты от напряжения - 0.5 - %/В VCCUV+






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.