專(zhuān)利名稱(chēng)：8管腳pfc和鎮(zhèn)流器控制ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有功率因數(shù)校正(PFC)的熒光燈鎮(zhèn)流器控制集成電路IC，尤其涉及具有低管腳數(shù)和改進(jìn)的可編程性的鎮(zhèn)流器控制IC。本發(fā)明還涉及通過(guò)IC實(shí)現(xiàn)的控制方法。
背景技術(shù)：
鎮(zhèn)流器控制IC的背景特征在美國(guó)專(zhuān)利5,545,955；6,211,623；6,259,614；6,617,805和美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)為10/875,474(允許的)中說(shuō)明，所有的這些通過(guò)參考結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在一個(gè)IC中提供PFC、鎮(zhèn)流器控制和半橋驅(qū)動(dòng)器。其他特征包括·臨界傳導(dǎo)模式推進(jìn)型PFC·內(nèi)部VBUS檢測(cè)和調(diào)節(jié)·內(nèi)部PFC過(guò)電流保護(hù)·內(nèi)部PFC過(guò)零檢測(cè)·內(nèi)部PFC回路補(bǔ)償·適應(yīng)飽和引燃調(diào)節(jié)·內(nèi)部非-ZVS保護(hù)·可編程預(yù)熱時(shí)間·可編程預(yù)熱頻率
·可編程運(yùn)行頻率·VCC上的鎖定負(fù)向閾值·固定空載時(shí)間(dead-time)(1.5us typ.)·DC總線(xiàn)欠壓復(fù)位·燈插入自動(dòng)重新啟動(dòng)·向上/向下故障計(jì)數(shù)器·內(nèi)部自舉MOSFET·Vcc上的內(nèi)部15.6V齊納鉗位二極管·微功率啟動(dòng)(200μA)·鎖定抗擾和ESD保護(hù) 公開(kāi)的IC和方法包括提供不同PFC和鎮(zhèn)流器系統(tǒng)功能的高電壓檢測(cè)電路。單個(gè)高電壓管腳檢測(cè)PFC過(guò)零和過(guò)電流。第二高電壓管腳檢測(cè)DC總線(xiàn)電壓和半橋電流?？删幊替?zhèn)流器參數(shù)包括預(yù)熱時(shí)間、預(yù)熱頻率和運(yùn)行頻率。保護(hù)特征包括引燃調(diào)節(jié)、燈非放電保護(hù)(lamp non-strike protection)、燈絲斷開(kāi)、壽命終止、燈的拆卸和自動(dòng)再觸發(fā)。將這些高電壓控制技術(shù)與可編程鎮(zhèn)流器參數(shù)和完整的故障保護(hù)結(jié)合在單獨(dú)的8管腳IC中，使得構(gòu)件數(shù)量大大減少，可制造性增強(qiáng)，并且在可靠性更高的同時(shí)保持了鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的高性能。
公開(kāi)的IC和方法的好處包括·不需要PFC二次繞組·不需要PFC電流檢測(cè)電阻·不需要PFC補(bǔ)償電容·不需要半橋電流檢測(cè)電阻·不需要VBUS電壓檢測(cè)電阻網(wǎng)絡(luò)·不需要外部自舉二極管·小型8管腳封裝·構(gòu)件數(shù)量大大減少·可制造性和可靠性增加·設(shè)計(jì)時(shí)間快 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將參考附圖從如下的對(duì)發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中變得明顯。


圖1是表示該IC的典型應(yīng)用的示意圖。
圖2是該IC的方框圖。
圖3是表示該IC中操作順序的狀態(tài)圖。
圖4是表示該IC中信號(hào)的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式功能說(shuō)明鎮(zhèn)流器控制電路 鎮(zhèn)流器控制電路100包括適當(dāng)控制所有類(lèi)型熒光燈的功能。這些功能包括預(yù)熱頻率、預(yù)熱時(shí)間、運(yùn)行頻率、引燃電壓調(diào)節(jié)、燈非放電保護(hù)、燈的拆卸或者開(kāi)路保護(hù)、燈替換自動(dòng)重啟動(dòng)和燈的壽命終止保護(hù)?？刂齐娐返哪Ｊ交颉盃顟B(tài)”包括1)UVLO模式2)讀/置模式3)預(yù)熱模式4)引燃模式5)運(yùn)行模式6)故障模式 對(duì)這些狀態(tài)之間的詳細(xì)流程圖參考圖3中的狀態(tài)圖。
UVLO模式(1) 欠電壓鎖定(UVLO)模式是電路(見(jiàn)圖2)在VCC提供的電壓低于適當(dāng)開(kāi)啟閾值電壓時(shí)的狀態(tài)。在UVLO模式中，PFC和鎮(zhèn)流電路都被禁止，僅有最小數(shù)目的所需功能是激活的(enabled)。激活的電路包括UVLO電路10自身、重啟動(dòng)邏輯電路12和預(yù)熱頻率讀/置電路22。完整的PFC電路被禁止，而PFC門(mén)驅(qū)動(dòng)器14輸出為關(guān)(邏輯“低”)，以確保外部PFCMOSFET MPFC處于規(guī)定狀態(tài)，并且不會(huì)突然開(kāi)啟。鎮(zhèn)流振蕩器16被禁止，且高側(cè)(high-side)門(mén)驅(qū)動(dòng)器18輸出(HO管腳)為關(guān)(邏輯“低”)。
低側(cè)(low-side)門(mén)驅(qū)動(dòng)器20輸出(LO管腳)用于作為UVLO模式中的輸入管腳，來(lái)重啟動(dòng)邏輯電路12和預(yù)熱頻率讀/置電路22。在UVLO模式中使用LO管腳作為輸入管腳是該電路有用的特征。傳統(tǒng)的半橋驅(qū)動(dòng)器電路在UVLO模式中禁止了LO和HO管腳(都為關(guān)，邏輯“低”)，來(lái)避免外部半橋MOSFET突然開(kāi)啟。如果推拉輸出電路結(jié)構(gòu)的上MOSFET MHS為關(guān)，那么隨后由于半橋的中點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生電壓，因此下MOSFET MLS是開(kāi)還是關(guān)沒(méi)有關(guān)系。因此，LO管腳可以用于作為UVLO和故障模式中的輸入。當(dāng)燈被移走或被重新插入時(shí)，使用LO管腳作為自動(dòng)重啟動(dòng)的探測(cè)輸入，并且作為計(jì)劃預(yù)熱頻率的輸入，排除了對(duì)實(shí)現(xiàn)這些功能的附加管腳的需要。在UVLO模式中使用LO管腳作為輸入是該電路的一個(gè)有用的特征，這使得整個(gè)PFC和鎮(zhèn)流電路以簡(jiǎn)單的8管腳IC封裝形式實(shí)現(xiàn)。
在UVLO模式中，電流源與LO管腳連接。該電流通過(guò)連接在LO管腳和COM之間的電阻(RFPH)流動(dòng)。LO管腳處的合成電壓由讀/置電路22測(cè)量，并且用于設(shè)置鎮(zhèn)流振蕩器16的預(yù)熱頻率。重啟動(dòng)電路12還測(cè)量在UVLO模式中LO管腳的電壓，來(lái)確定燈是否在燈共振輸出階段插入。如果燈沒(méi)有被插入，電阻RFPH將上拉到VCC并且將LO管腳提升到高于重啟動(dòng)閾值電壓(典型為10V)，來(lái)避免IC脫離UVLO模式。如果燈被插入，電阻RFPH將通過(guò)下燈絲連接到COM(見(jiàn)圖1，典型應(yīng)用示意圖)，并且將LO管腳處的電壓牽引到低于重啟動(dòng)閾值電壓。如果LO管腳電壓低于重啟動(dòng)閾值，而VCC提供的電壓高于UVLO+開(kāi)啟閾值，則該IC將脫離UVLO模式并進(jìn)入讀/置模式。在UVLO模式過(guò)程中，電路僅汲取(draw)了少量的“微功耗”電流(典型為200μA)。該微功耗電流與電阻RVCC一起連接在VCC和AC電源整流(rectified)輸入電壓和UVLO+閾值之間，為完成電子鎮(zhèn)流器設(shè)置AC電源開(kāi)啟電壓。
讀/置模式(2) 在UVLO模式中，電路在LO管腳處輸出電源電流。外部電阻RFPH連接在LO管腳和COM之間。該電流流過(guò)電阻RFPH，在LO管腳處產(chǎn)生電壓電平。VCC一超過(guò)UVLO+閾值，則電路就進(jìn)入讀/置模式，并且讀/置電路測(cè)量LO管腳處的電壓，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的預(yù)熱頻率。這里用數(shù)個(gè)測(cè)量讀/置模式中的LO管腳處的電壓，并且將其與數(shù)個(gè)預(yù)定電壓電平相比較的比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)。LO管腳電壓落入的電壓范圍決定哪個(gè)比較器輸出將變成“高”或“低”，這些“高”和“低”邏輯信號(hào)用于設(shè)置適當(dāng)?shù)逆i定電路，以設(shè)置適合的振蕩器16在預(yù)熱過(guò)程中的頻率。比較器的數(shù)量決定了編程結(jié)果的數(shù)量。例如，32個(gè)比較器會(huì)可編程地給出預(yù)熱頻率的32個(gè)電平的結(jié)果。一旦設(shè)置了預(yù)熱頻率，隨后鎮(zhèn)流器控制電路100脫離讀/置模式并進(jìn)入預(yù)熱模式。
預(yù)熱模式(3) 當(dāng)VCC超過(guò)UVLO+閾值電壓，并且預(yù)熱頻率已經(jīng)設(shè)置時(shí)，電路進(jìn)入預(yù)熱模式。PFC電路()變得有效，PFC管腳在高功率因數(shù)的適當(dāng)?shù)拈_(kāi)和關(guān)時(shí)間振蕩，并且調(diào)節(jié)DC總線(xiàn)電壓到固定電平。鎮(zhèn)流振蕩器16變得有效，且LO門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出首先開(kāi)啟。在LO的第一開(kāi)啟時(shí)間脈沖期間，LO管腳提供(source)門(mén)驅(qū)動(dòng)電流(典型為300mA)來(lái)開(kāi)啟外部低側(cè)半橋MOSFET MLS。LO管腳處的電壓電平被連接在LO管腳和COM之間的齊納二極管DTPH限制。預(yù)熱時(shí)間讀/置電路測(cè)量第一LO開(kāi)啟時(shí)間脈沖過(guò)程中LO管腳處的電壓，并且設(shè)置對(duì)應(yīng)的鎮(zhèn)流器預(yù)熱時(shí)間。類(lèi)似于預(yù)熱頻率讀/置電路22，這也利用數(shù)個(gè)比較器和電壓電平來(lái)完成，并且比較器的數(shù)量決定編程結(jié)果的數(shù)量。
連接到LO管腳的齊納二極管DTPH的最小齊納電壓應(yīng)該高于VCC UVLO+閾值，從而使電路脫離UVLO模式。
在預(yù)熱時(shí)間設(shè)置后，HO和LO通常在高于預(yù)熱頻率一固定百分比的初始軟啟動(dòng)頻率處開(kāi)始振蕩。HO和LO振蕩以開(kāi)和關(guān)50％的占空比振蕩，并且在LO到HO和HO到LO開(kāi)關(guān)狀態(tài)之間具有非重疊的空載時(shí)間(典型為1.5微秒)。該頻率迅速傾斜下降以設(shè)定預(yù)熱頻率，并在預(yù)熱時(shí)間過(guò)程中保持在預(yù)熱頻率。
在初始開(kāi)啟時(shí)間脈沖過(guò)程中，在LO管腳處，預(yù)熱時(shí)間由連接在LO和COM之間的齊納二極管DTPH被設(shè)定在了預(yù)熱的開(kāi)始。這使得對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電壓電平(VTPH)被設(shè)置成與內(nèi)部?jī)A斜電容器CPH比較。內(nèi)部電容器CPH傾斜上升(ramp up)，具有鎮(zhèn)流振蕩器16的每個(gè)循環(huán)產(chǎn)生一次的小脈沖(典型為100納秒)。這使得電容器CPH的電壓以“步進(jìn)(stair-step)”形式充電。通過(guò)以這種步進(jìn)形式控制CPH，使很小的電容可以用于CPH。此外，由于在預(yù)熱模式中振蕩器16確定CPH的步進(jìn)脈沖的頻率，因此預(yù)熱時(shí)間取決于預(yù)熱頻率和LO管腳處的外部齊納二極管。當(dāng)內(nèi)部電容電壓超過(guò)設(shè)定預(yù)熱時(shí)間電壓電平(VTPH)時(shí)，鎮(zhèn)流器控制電路脫離預(yù)熱模式進(jìn)入引燃模式。
在預(yù)熱模式中，非ZVS保護(hù)電路24也是有效的，并且檢測(cè)在半橋中點(diǎn)是否產(chǎn)生硬開(kāi)關(guān)。如果由于燈的拆卸產(chǎn)生非ZVS，則燈絲出故障或者斷開(kāi)電路，例如在產(chǎn)生50個(gè)非ZVS之后，該電路將要進(jìn)入故障模式。非ZVS電路檢測(cè)使用與半橋的中點(diǎn)連接的附加高電壓檢測(cè)MOSFET的硬開(kāi)關(guān)。這些MOSFET在HO(空載時(shí)間開(kāi)始)關(guān)斷時(shí)開(kāi)啟，并且在LO(空載時(shí)間結(jié)束)開(kāi)啟時(shí)測(cè)量VS管腳處的電壓。如果該電壓非零，則隨后這被確定為非ZVS故障事件。
引燃模式(4) 在內(nèi)部預(yù)熱定時(shí)電容器CPH第一次超過(guò)設(shè)定預(yù)熱時(shí)間電壓電平(VTPH)時(shí)，電路進(jìn)入引燃模式。隨后，CPH迅速向COM放電，并且隨后以與預(yù)熱模式中相同的“步進(jìn)”方式開(kāi)始再次充電。在第二次充電時(shí)間過(guò)程中，鎮(zhèn)流振蕩器16的頻率開(kāi)始以預(yù)定的比率從預(yù)熱頻率傾斜下降到最終的運(yùn)行頻率。這將造成橫跨熒光燈L的電壓增加，同時(shí)頻率向共振燈輸出階段的共振頻率降低。當(dāng)燈的電壓達(dá)到所需要的燈的引燃電壓時(shí)，燈將會(huì)引燃。該頻率將繼續(xù)傾斜下降，直到達(dá)到最終的運(yùn)行頻率。
如果燈沒(méi)被點(diǎn)燃，燈的電壓和電感存儲(chǔ)電流(見(jiàn)電流檢測(cè)電路28)將繼續(xù)增加，直到電感飽和。當(dāng)出現(xiàn)飽和時(shí)，di/dt電路26將檢測(cè)電感電流斜坡上的陡峭的上升，并隨后將頻率增加預(yù)定的量，來(lái)減少LO和HO的開(kāi)啟時(shí)間。LO和HO的開(kāi)啟時(shí)間的減少將引起對(duì)應(yīng)的外部MOSFETMHS、MLS早于每個(gè)周期關(guān)斷。這將降低電感放電達(dá)到的電流峰值，因此它僅僅低于飽和水平(level)。頻率將持續(xù)在這一水平，以在引燃模式時(shí)間期間將電感電流保持在僅僅低于飽和。
將電感電流調(diào)節(jié)成僅低于飽和水平形成了適應(yīng)的引燃調(diào)節(jié)控制電路()。該電路將最大電感電流調(diào)節(jié)成僅低于飽和水平，而不管使用的電感的溫度和/或尺寸或者類(lèi)型，并且排除了對(duì)典型應(yīng)用在傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器控制方法中的精確的電流檢測(cè)電阻的需求。將該電感電流調(diào)節(jié)成僅低于飽和水平還將造成在引燃時(shí)間期間跨越燈的電壓被調(diào)節(jié)成固定電平。這種引燃調(diào)節(jié)特征顯著增加了燈的引燃的可靠性。這在低溫下或者在引燃舊燈時(shí)尤其有用，并且因此可以通過(guò)在燈被替換之前允許產(chǎn)生更多次的引燃來(lái)增加燈的壽命。
使用連接到半橋電路的中點(diǎn)(VS管腳)的高壓感測(cè)MOSFET來(lái)檢測(cè)電感電流。在HO開(kāi)啟時(shí)的NS期間，半橋電路的中點(diǎn)上拉到DC總線(xiàn)電壓，并且高壓感測(cè)MOSFET被關(guān)斷并鎖定在高電壓。在LO開(kāi)啟期間，高壓MOSFET被開(kāi)啟，來(lái)測(cè)量跨越外部較低半橋MOSFET MLS的RDSon上的電壓。由于該電路檢測(cè)di/dt，因此它不受RDSon值的影響，各個(gè)MOSFET的RDSon值都不同，并且根據(jù)溫度變化。
當(dāng)內(nèi)部CPH電容器第二次傾斜上升至設(shè)定的預(yù)熱時(shí)間電壓電平時(shí)，電路脫離引燃模式并進(jìn)入運(yùn)行模式。
運(yùn)行模式(5) 在預(yù)熱模式之后，且當(dāng)內(nèi)部CPH電容第二次傾斜上升至VTPH時(shí)，這表示引燃模式結(jié)束，電路進(jìn)入運(yùn)行模式。
如果燈L在引燃模式期間成功引燃，隨后頻率將繼續(xù)傾斜降低到最終運(yùn)行頻率。該運(yùn)行頻率利用連接在VCC和COM之間的齊納二極管DFRUN被編程。通過(guò)齊納二極管DFRUN設(shè)置在VCC的最終電壓電平為定時(shí)電容CT設(shè)定了傾斜閾值。在LO和HO的每個(gè)開(kāi)關(guān)周期，該定時(shí)電容利用電流源被線(xiàn)性充電到VCC。CT從COM充電到VCC所花的時(shí)間，減去小的固定空載時(shí)間延遲(典型為1.5微秒)，決定了LO和HO的開(kāi)啟時(shí)間。當(dāng)CT達(dá)到VCC時(shí)，CT立即放電到COM并且再次傾斜充電。結(jié)果是在CT上形成“鋸齒”電壓波形，并且各個(gè)開(kāi)啟時(shí)間斜坡在LO和HO門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出之間交替反復(fù)(toggled)(見(jiàn)圖4，鎮(zhèn)流振蕩器時(shí)序圖)。
在運(yùn)行模式期間，引燃調(diào)節(jié)電路被禁止，并且如果產(chǎn)生大于di/dt的最大值的數(shù)個(gè)結(jié)果(典型為50個(gè)結(jié)果)，則該電路將進(jìn)入故障模式。
如果在引燃模式期間燈沒(méi)能引燃，則在引燃模式期間di/dt電路通過(guò)將頻率保持在固定水平而將電感電流調(diào)節(jié)到剛好低于飽和。由于引燃調(diào)節(jié)電路在運(yùn)行模式中被禁止，因此頻率將開(kāi)始再次降低到接近最終運(yùn)行頻率。這會(huì)造成電感再次飽和，并且會(huì)被di/dt電路26檢測(cè)。在由di/dt電路26檢測(cè)數(shù)個(gè)飽和結(jié)果(典型為50個(gè))之后，鎮(zhèn)流電路將進(jìn)入故障模式，并且在大電流和高電壓破壞電路元件或者妨礙某人進(jìn)行燈的維護(hù)之前安全地關(guān)閉電路。
如果在引燃模式期間燈成功引燃，則在電路進(jìn)入運(yùn)行模式時(shí)，頻率將會(huì)已經(jīng)傾斜降低到最終運(yùn)行頻率。
在運(yùn)行模式期間，DC總線(xiàn)欠電壓保護(hù)電路被激活。如果DC總線(xiàn)下降到低于不安全的水平，則電路將檢測(cè)到這一情況，并且VCC放電到低于UVLO-來(lái)安全地關(guān)斷鎮(zhèn)流電路。壽命終止(EOL)負(fù)向鎖定閾值(VCCEOL-)在VCC管腳處也被激活。如果在燈中出現(xiàn)壽命終止，則可能出現(xiàn)燈電壓的不對(duì)稱(chēng)的變化。這種變化將被包括QEOL的外部電路檢測(cè)到，并且將VCC拉到低于VCCEOL-(典型為10V)。在運(yùn)行模式中，當(dāng)VCC降低到低于VCCEOL-時(shí)，電路將安全地鎖定關(guān)斷。
傳統(tǒng)的解決辦法僅在非鎖定但是在其之間具有滯后現(xiàn)象的VCC中使用“開(kāi)”和“關(guān)”UVLO閾值。隨后，如果出現(xiàn)故障，則另一個(gè)管腳用于檢測(cè)燈中的壽命終止?fàn)顩r并且鎖定關(guān)斷電路。在鎖定的VCC處增加第三閾值，其介于UVLO+和UVLO-閾值之間，并且僅在運(yùn)行模式中被激活，該壽命終止保護(hù)可以在VCC管腳處實(shí)現(xiàn)，并且為壽命終止增加的管腳可以去除。
如果在運(yùn)行模式期間出現(xiàn)壽命終止?fàn)顩r，并且VCC通過(guò)外部壽命終止檢測(cè)電路中的QEOL被下拉到VCCEOL-，則鎮(zhèn)流電路將進(jìn)入故障模式，并且安全鎖定關(guān)斷，并且僅汲取VCC的微功耗電流。外部供應(yīng)電阻RVCC會(huì)將VCC拉升到外部齊納二極管電壓(DFRUN)，并且該電路將保持在故障模式。如果由于燈的拆卸而使LO管腳處的電壓拉升到高于重啟動(dòng)閾值(VRESTART+)，或者VCC被降低到低于較低的UVLO-閾值(典型為6V)，那么鎖定將被重置并且整個(gè)電路將進(jìn)入U(xiǎn)VLO模式。
當(dāng)LO管腳處的電壓低于VRESTART-閾值(燈被重新插入)并且VCC大于UVLO+閾值(典型為11.5V)時(shí)，則電路將會(huì)進(jìn)入讀/置模式，并且繼續(xù)根據(jù)狀態(tài)圖象正常一樣再次運(yùn)行進(jìn)入預(yù)熱、引燃和運(yùn)行該燈。
在運(yùn)行模式期間，非零電壓開(kāi)關(guān)(非-ZVS)保護(hù)24也被激活。如果在運(yùn)行模式期間由于燈的拆卸故障或者斷開(kāi)燈絲故障而出現(xiàn)非-ZVS狀態(tài)，那么類(lèi)似于預(yù)熱模式，非-ZVS保護(hù)電路將檢測(cè)半橋中點(diǎn)(VS管腳)處的硬開(kāi)關(guān)結(jié)果。在數(shù)個(gè)(典型為50個(gè))硬開(kāi)關(guān)結(jié)果之后，鎮(zhèn)流電路將進(jìn)入故障模式并且安全地鎖定關(guān)斷鎮(zhèn)流電路。
故障模式(6) 如果出現(xiàn)數(shù)個(gè)非-ZVS結(jié)果，則鎮(zhèn)流電路將從預(yù)熱模式進(jìn)入故障模式。如果出現(xiàn)數(shù)個(gè)非-ZVS或di/dt結(jié)果，或者VCC小于VCCEOL-，則該鎮(zhèn)流電路將從運(yùn)行模式進(jìn)入故障模式。當(dāng)電路在故障模式時(shí)，鎮(zhèn)流器16和PFC26振蕩器被鎖定關(guān)斷，并且門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出HO和PFC都被置成“關(guān)斷”(邏輯低)。該電路保持在這種鎖定狀態(tài)，同時(shí)在VCC僅消耗微功耗電流(典型為200μA)。如果燈被替換，則LO門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出斷開(kāi)電路，并且變成檢測(cè)燈是否調(diào)換的輸入。如果LO管腳被拉到高于VRESTART+(燈拆卸)，或者VCC被降低到低于UVLO-(AC電源電壓被切斷或者中斷)，則故障鎖定將被重置，并且鎮(zhèn)流電路將脫離故障模式而進(jìn)入U(xiǎn)VLO模式。
優(yōu)點(diǎn)
1)只用8管腳完成熒光PFC+鎮(zhèn)流控制電路。
2)在半橋被禁止(UVLO或故障模式)的期間還使用低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出(LO管腳)作為輸入管腳。在高側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出(HO管腳)被關(guān)斷(邏輯‘低’)時(shí)，這在半橋結(jié)構(gòu)中是可能的。如果HO被關(guān)斷，則LO可以被開(kāi)啟或關(guān)斷。在這期間保持HO關(guān)斷將避免在半橋中產(chǎn)生擊穿。
3)在半橋被禁止時(shí)，使用低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出(LO管腳)作為輸入管腳來(lái)檢測(cè)燈是否正確插入到輸出級(jí)。
4)在半橋被禁止期間，使用低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出(LO管腳)作為輸入管腳來(lái)測(cè)量管腳上的用于編程期望的鎮(zhèn)流參數(shù)(例如，預(yù)熱頻率)的電壓電平。連接到外部電阻內(nèi)部電流源設(shè)置電壓電平。
5)在用于編程期望的鎮(zhèn)流參數(shù)(例如，預(yù)熱時(shí)間)的接通時(shí)間脈沖期間，讀取低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出(LO管腳)的電壓電平。齊納二極管用于在開(kāi)啟時(shí)間脈沖期間編程電壓振幅。
6)使用VCC處的電壓電平來(lái)編程期望的鎮(zhèn)流參數(shù)(例如，運(yùn)行頻率)。使用齊納二極管來(lái)編程VCC處的電壓振幅。
7)檢測(cè)電感飽和度，并且調(diào)整LO和/或HO門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出的接通時(shí)間，以將電感電流調(diào)節(jié)成剛好在飽和點(diǎn)之下。對(duì)電流斜率(di/dt)的測(cè)量被用于檢測(cè)電感飽和度。電感電流斜率的變化將會(huì)體現(xiàn)出電感的飽和度，并且能夠用于減少接通時(shí)間，從而將電流峰值減少到低于飽和水平。動(dòng)態(tài)地檢測(cè)飽和度并調(diào)節(jié)成剛好低于飽和水平將保持跨越燈的安全的引燃電壓，而與電感公差和溫度無(wú)關(guān)。
8)在高側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間通過(guò)半橋中點(diǎn)(VS管腳)測(cè)量DC總線(xiàn)電壓電平。內(nèi)部電壓分配器連接在VS管腳和COM之間。在高側(cè)的半橋MOSFET開(kāi)啟(HO開(kāi)啟，邏輯“高”)時(shí)，VS管腳將會(huì)連接到DC總線(xiàn)(通過(guò)高側(cè)MOSFET)，并且電壓分配器將提供DC總線(xiàn)的比率測(cè)量(典型為100∶1)。這樣的測(cè)量由PFC電路使用，來(lái)調(diào)節(jié)DC總線(xiàn)保持在固定電平，而不需要附加的管腳或者外部電壓分配器。
9)在低側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間，測(cè)量通過(guò)半橋中點(diǎn)(VS管腳)的低側(cè)半橋MOSFET中的電流。在低側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間，內(nèi)部高電壓MOSFET開(kāi)啟，來(lái)測(cè)量低側(cè)MOSFET的漏極處的電壓電平，該電壓電平使得負(fù)荷電流流過(guò)低側(cè)MOSFET的開(kāi)啟電阻(RDSon)。內(nèi)部高電壓MOSFET在所有其它時(shí)間都關(guān)斷，來(lái)阻止高電壓損壞低側(cè)檢測(cè)電路。這種電流測(cè)量可以用于電感飽和度的di/dt檢測(cè)，或者用于通常目的的過(guò)流保護(hù)。
10)測(cè)量半橋中點(diǎn)(VS管腳)處的電壓，來(lái)檢測(cè)出現(xiàn)的零電壓切換。在HO關(guān)斷時(shí)，內(nèi)部高電壓MOSFET開(kāi)啟。在空載時(shí)間延遲之后并且在LO開(kāi)啟時(shí)進(jìn)行測(cè)量，來(lái)確定中點(diǎn)處的電壓是否已經(jīng)在低側(cè)打開(kāi)之前轉(zhuǎn)到COM。如果電壓大于零，則這將被視為非-ZVS故障狀態(tài)，并且電路將被禁止。
11)使用非-ZVS來(lái)檢測(cè)燈的拆卸、一個(gè)或多個(gè)燈絲斷開(kāi)、電路斷開(kāi)或者錯(cuò)誤燈故障狀態(tài)。如果這些故障狀態(tài)產(chǎn)生，則半橋?qū)⒃诜?ZVS狀態(tài)(硬開(kāi)關(guān))下工作。非-ZVS檢測(cè)電路檢測(cè)這種狀態(tài)并將鎮(zhèn)流器禁止。
12)使用故障計(jì)數(shù)器檢測(cè)在禁止鎮(zhèn)流電路之前產(chǎn)生的故障結(jié)果的數(shù)量。使用故障計(jì)數(shù)器使電路更加免受由于多種原因，例如鎮(zhèn)流器的AC電源輸入的電壓尖脈沖而產(chǎn)生的異步噪音。不使用故障計(jì)數(shù)器，該噪音可以造成鎮(zhèn)流器錯(cuò)誤地關(guān)斷。
13)包括在VCC的在UVLO+/-閾值之間的附加鎖定閾值利用外部電路允許鎮(zhèn)流器被鎖定成關(guān)斷。在這樣的實(shí)施中，該鎖定閾值僅在運(yùn)行模式期間激活，并且用于檢測(cè)燈的壽命終止(EOL)。
14)新的PFC補(bǔ)償電路。
15)新的PFC過(guò)零檢測(cè)電路。
16)新的PFC過(guò)流感測(cè)電路。
盡管已經(jīng)根據(jù)其特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很多其它變化和修改以及其它應(yīng)用都是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明不局限于這里具體公開(kāi)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制功率電路的集成電路(IC)，該功率電路將功率傳送給包括熒光燈的負(fù)載電路，其包括鎮(zhèn)流器控制和驅(qū)動(dòng)電路，其為功率電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收來(lái)自所述功率電路的電流和電壓檢測(cè)信號(hào)，并且通過(guò)修改所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)響應(yīng)電流電壓檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，還包括用于控制PFC電路以調(diào)節(jié)提供給所述功率電路的DC總線(xiàn)電壓的功率因數(shù)校正(PFC)控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述IC具有多個(gè)操作模式，并且在所述操作模式中選擇來(lái)響應(yīng)所述電流和電壓檢測(cè)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IC，其中所述IC具有UVLO、讀/置、預(yù)熱、引燃、運(yùn)行和故障操作模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述IC具有不多于8個(gè)管腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述驅(qū)動(dòng)電路具有低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出管腳，其在功率電路被禁止時(shí)用作輸入管腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC，其中所述功率電路在所述IC的UVLO模式或者故障模式期間被禁止。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出管腳在功率電路被禁止時(shí)用作輸入管腳，來(lái)檢測(cè)燈是否正確地插入到輸出級(jí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出管腳在功率電路被禁止時(shí)用于作為輸入管腳，來(lái)測(cè)量該管腳處的用來(lái)編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)的電壓電平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的IC，其中所述管腳用于編程預(yù)熱頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的IC，其中連接到外部電阻的所述內(nèi)部電流源設(shè)置所述管腳上的電壓電平。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IC，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出管腳的電壓電平在用來(lái)編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)的接通時(shí)間脈沖期間設(shè)置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的IC，其中所述電壓電平用于設(shè)置預(yù)熱時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的IC，還包括用于在接通時(shí)間脈沖期間編程所述電壓電平的齊納二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述IC的VCC管腳上的電壓電平用于編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的IC，其中所述VCC管腳上電壓電平用于編程運(yùn)行頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的IC，還包括用于編程VCC管腳處的電壓振幅的齊納二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述控制電路檢測(cè)所述功率電路中的電感的飽和度，并且調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸出的接通時(shí)間，以將電感電流調(diào)節(jié)成剛好在飽和點(diǎn)之下。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的IC，其中所述控制電路測(cè)量電流斜率(di/dt)，來(lái)檢測(cè)電感飽和度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述電路在高側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間，通過(guò)所述功率電路的半橋中點(diǎn)(VS管腳)測(cè)量DC總線(xiàn)電壓電平，由PFC電路使用以調(diào)節(jié)DC總線(xiàn)至固定電平而不需要附加的管腳或者外部電壓分配器。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述電路在其低側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間通過(guò)半橋中點(diǎn)(VS管腳)來(lái)測(cè)量所述功率電路的低側(cè)半橋MOSFET中的電流。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中所述電路測(cè)量所述功率電路的半橋中點(diǎn)(VS管腳)處的電壓，來(lái)檢測(cè)出現(xiàn)的零電壓切換。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的IC，其中非-ZVS狀態(tài)指示燈的拆卸、一個(gè)或多個(gè)燈絲斷開(kāi)、電路斷開(kāi)或者錯(cuò)誤的燈故障狀態(tài)，并且非-ZVS檢測(cè)電路檢測(cè)這種狀態(tài)并將鎮(zhèn)流器禁止。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IC，其中設(shè)置所述IC在VCC管腳處的鎖定閾值，其在一對(duì)欠壓鎖定(UVLO+/-)閾值之間，以利用外部電路允許鎮(zhèn)流器被鎖定成關(guān)斷。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的IC，其中所述鎖定閾值僅在所述IC的運(yùn)行模式期間激活，并且表示燈的壽命終止(EOL)。
26.一種用集成電路(IC)中用于控制功率電路來(lái)將功率傳送給包括熒光燈的負(fù)載電路的方法，其步驟包括提供鎮(zhèn)流器控制和驅(qū)動(dòng)電路，其為功率電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接收來(lái)自所述功率電路的電流和電壓檢測(cè)信號(hào)，并且通過(guò)修改所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)響應(yīng)電流電壓檢測(cè)信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括使用功率因數(shù)校正(PFC)控制電路控制PFC電路，來(lái)調(diào)節(jié)提供給所述功率電路的DC總線(xiàn)電壓。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述IC具有多個(gè)操作模式，并且在所述操作模式中選擇來(lái)響應(yīng)所述電流和電壓檢測(cè)信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述IC具有UVLO、讀/置、預(yù)熱、引燃、運(yùn)行和故障操作模式。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中用于實(shí)現(xiàn)所述方法的所述IC具有不多于8個(gè)管腳。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)電路具有在功率電路被禁止時(shí)用于作為輸入管腳的低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)器輸出管腳。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述功率電路在所述IC的UVLO模式或者故障模式期間被禁止。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出管腳在功率電路被禁止時(shí)用于作為輸入管腳，來(lái)檢測(cè)燈是否正確插入到輸出級(jí)。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出管腳在功率電路被禁止時(shí)用于作為輸入管腳，來(lái)測(cè)量該管腳處的用于編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)的電壓電平。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述管腳用于編程預(yù)熱頻率。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中連接到外部電阻的內(nèi)部電流源設(shè)置所述管腳上的電壓電平。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述低側(cè)門(mén)驅(qū)動(dòng)輸出管腳的電壓電平在用來(lái)編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)的接通時(shí)間脈沖期間設(shè)置。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述電壓電平用于設(shè)置預(yù)熱時(shí)間。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述齊納二極管用于在接通時(shí)間脈沖期間編程所述電壓電平。
40.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述IC的VCC管腳上的電壓電平用于編程期望的鎮(zhèn)流器參數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述VCC管腳上電壓電平用于編程運(yùn)行頻率。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述齊納二極管用于編程VCC管腳處的電壓振幅。
43.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述控制電路檢測(cè)所述功率電路中的電感飽和度，并且調(diào)整驅(qū)動(dòng)器輸出的接通時(shí)間，以將電感電流調(diào)節(jié)成剛好在飽和點(diǎn)之下。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述控制電路測(cè)量電流斜率(di/dt)，以檢測(cè)電感飽和度。
45.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述電路在高側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間，通過(guò)所述功率電路的半橋中點(diǎn)(VS管腳)來(lái)測(cè)量DC總線(xiàn)電壓電平，由PFC電路使用以調(diào)節(jié)DC總線(xiàn)至固定電平而不需要附加的管腳或者外部電壓分配器。
46.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述電路在其低側(cè)MOSFET開(kāi)啟期間通過(guò)半橋中點(diǎn)(VS管腳)測(cè)量所述功率電路的低側(cè)半橋MOSFET中的電流。
47.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述電路測(cè)量所述功率電路的半橋中點(diǎn)(VS管腳)處的電壓，來(lái)檢測(cè)出現(xiàn)的零電壓切換。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中非-ZVS狀態(tài)指示燈的拆卸、一個(gè)或多個(gè)燈絲斷開(kāi)、電路斷開(kāi)或者錯(cuò)誤的燈故障狀態(tài)，并且非-ZVS檢測(cè)電路檢測(cè)這種狀態(tài)并將鎮(zhèn)流器禁止。
49.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中設(shè)置所述IC的VCC管腳處的鎖定閾值，其在一對(duì)欠壓鎖定(UVLO+/-)閾值之間，以利用外部電路允許鎮(zhèn)流器被鎖定成關(guān)斷。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述鎖定閾值僅在所述IC的運(yùn)行模式期間激活，并且表示燈的壽命終止(EOL)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有功率因數(shù)校正(PFC)的熒光鎮(zhèn)流器控制集成電路(IC)，尤其涉及具有低管腳數(shù)和改進(jìn)的可編程性的鎮(zhèn)流器控制IC。本發(fā)明還涉及由該IC實(shí)現(xiàn)的控制方法。
文檔編號(hào)H05B41/14GK101014221SQ20061014952
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月12日
發(fā)明者T·J·里巴里希 申請(qǐng)人:國(guó)際整流器公司