新型电子变压器控制器IR2161

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
1 IR2161的主要特点 IR2161是国际整流器公司(IR)专为电子变压器而设计的智能控制集成电路。该器件能驱动低压卤素灯。IR2161把所需功能全部集于单一的8引脚DIP或SOIC封装内,从而可有效减少元件数量、简化电路并增强可靠性。 IR2161能适应不断变化的电压、频率及灯管状态,这一特点有助于设计时引入高度可靠的卤素变压器,同时可简化设计和制造过程。 该款紧凑的8引脚器件配备IR的强化高压集成电路技术,同时揉合了600V半桥驱动器、先进的过载及短路保护电路以及高温关闭和自适应控制技术,可成为除传统的基于自谐振、双极晶体管半桥电路方案以外的另一可靠选择。此外,IR2161内含以双向晶闸管为基础的标准移相调光器,因而能支持外部调光。相比其它采用分立元件的同类电路,IR2161能节省两成组件。自适应死区时间控制也是IR2161的关键性能,可通过持续软开关来增强变压器的可靠性。IR2161以IR的高压结间隔离HVJI 集成电路技术为基础。这项专利技术把高压电路从低压电路中分隔出来,将高侧及低侧驱动功能融合于紧凑的单芯片内,从而控制多种开关转换器的拓扑。由于卤素照明需配合高、低压电路才能运作,因此,基于IR HVJI技术的器件特别适合该种应用。 IR2161的其它特点包括:250/400mA的输出驱动容量、15.6V齐纳二极管钳位Vcc、低于300μA的微功率起动和30kHz~125kHz的内置振荡器等。 2 引脚功能 图1所示是ZR2161的引脚排列IR2161的引脚功能如表1所列。 表1 IR2161的引脚功能 序 号 符 号 功 能 描 述 1 VCC 低侧逻辑和驱动电路的电源电压 2 COM 集成电路的功率地端和信号地端 3 CSD 关断时间控制和补偿电容 4 CS 电流感应输入端 5 LO 低侧栅驱动输出 6 VS 高侧浮动电源的返回端 7 HO 高侧栅驱动输出 8 VB 高侧栅驱动浮空电源 3 IR2161构成的电子变压器 图2所示是来用IR2161构成的电子变压器电路。当电路开始有效工作后,电路通过电阻RS上的电流减去被IR2161吸收的启动电流来给电容CVCC充电。电阻大小的选取原则是保证它能从直流总线电压获取足够的电流以使IR2161正常工作。由于电路只能在半个周期中给CVCC充电,因此选取CVCC时,必须保证VCC在另一半周期中高于欠压封锁阈值,否则会影响整个电路的正常工作。如果仅仅通过RS给内部电路供电,那么RS的值不能过大,否则就不能提供芯片内部所需的电流,同时还要消耗1W~2W的功耗。通过电荷泵电路可以解决这个问题,图中由DCP1和DCP2组成了一个电荷泵电路,该电路和CSNUB进行连接可以给VCC提供内部电路所需的电荷,由于RS只在启动时候起作用,因此,RS的值可适当地取大一点,而不会影响电路的功耗。 由于16V齐纳二极管VZ的功耗高达1.3W,因此,图2电路中将其外接,以减小芯片的内部功耗。这样,在有大电流出现时,VZ可以对多余电流进行旁路,以减小对IR2161的危害。电路中双向晶闸管上的一个强电压变化会形成一个大电流,当它流过电阻RD和电容CD时可立即将电容CVCC充电到最大值。一旦VCC超过它的启动阈值,HO和LO将开始振荡,从而使IR2161开始正常工作。电路中RS、RD和CD的选择应保证镇流器正常工作时能够提供足够的电流。自举二极管DB和电容CB的作用是给高侧功率管提供电源电压。为了保证在第一个脉冲到达HO之前,高侧电源电压已经超过欠压阈值,输出驱动的第一个脉冲应该送入LO端。在LO经过数次振荡以后,如果VB-VS超过欠压阈值,高侧驱动器将开始工作。在欠压封锁模式下,高低侧驱动输出HO和LO都为低电平。 图2 4 自适应死区时间 自适应死区时间控制是IR2161的关键性能,可通过持续软开关来增强变压器的可靠性。IR2161配备有一个动态死区时间电路,当半桥结构中的直流母线电压降到0V转换点时,该电路的监测功能电路会调高低侧驱动器(LO输出)。当LO变低时,其内置取样和保持具有大致相同的延迟,因而可在LO转低后把高侧驱动器(HO输出)调高。自适应死区时间控制可按振荡器周期作出反应,并可在需要时调节死区时间。 设计者时无需考虑功率管的寄生电容或者输出变压器的漏磁。为了满足电子变压器功率管寄生电容和输出变压器漏磁的需要,整个系统的最小死区时间设置为300ns。 在该电路的初级变压器上加一个缓冲电容可以提高转换速率。但是如果缓冲电容过大,又会阻止VS电压向反方向变化,从而使死区时间控制失效。IR2161的缺省死区时间为1.2μs~1.4μs。缓冲电容的典型值为几百pF。
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