UBA2028可调光节能灯控制器原理与应用

　　基本结构与引脚功能

　　UBA2028采用S020封装，体宽仅7.5mm，顶视引脚排列如下图所示。

　　UBA2028芯片电路由镇流器控制器UBA2014和半桥上／下两个功率MOSFET(TR1与TR2)组成，框图如下图所示。U-BA2028各个引脚功能见表1。

引脚 符号 功能 1  HV 高压输入 2  FS 高端开关浮动电源 3  FS 高端开关浮动电源 4  GND 地 5  ACM 电容性模式输入 6  LVS 灯电压传感输入 7  VREF 参考电压输出 8  CSP 平均电流传感器正输入 9  CSN 平均电流传感器负输入 10  CT 灯丝预热定时器输出 11  CSW 压控振荡器( VCO)输出 12  CF 压控振荡器( VCO)输入 13  IREF 内部参考电流输入 14  GND 地 15  GL 低端MOSFET栅极驱动器输出 16  VDD 低压电源 17  PCS 预热电流传感器输入 18  GLI 低端MOSFET栅极输入 19  SH 高端MOSFET源极 20  SL 低端MOSFET源极

　　主要特点与工作原理

　　主要特点

     UBA2028集成了UBA2014控制器和两个600V、导通电阻Ros(on)≤3Ω的N通道功率MOSFET，稳态电流达280mA，灯引燃时的电流达1.5A，灯丝预热时间、预热电流可调节。UBA2028履行电流控制操作和一次性点火尝试，提供非交叠（死区）时间控制和灯失效、灯未接入及电容性模式保护，适用于驱动5~25W的CFL。

　　功能与工作原理

    UBA2028的主要功能与工作原理如下：

　　(1)启动与振荡：加电后，DC高压经启动电阻对IC(U-BA2028)引脚VDD外部电容充电。当IC的VDD引脚上的电压超过13V(典型值)的门限电平时，IC启动，电路开始振荡。IC的内部压控振荡器(VCO)产生幅度在OV和Vo(osc)max(约2.5V)之间的锯齿波(VCF)，如下图所示。

锯齿波频率由IC引脚CF外部电容CCF、引脚IREF外部电阻RIREF和引脚CSW上的电压Vcsw共同确定。最低和最高开关频率由RIREF和CCF决定，其比率（FMax/fmin）在IC内部固定。在CCF=100nF和RIREF=33kΩ时，fmax=100kHz，fmin=40.5kHz。锯齿波频率是半桥频率的2倍。振荡器开始在fmax上振荡，在第一个开关周期中，IC中低端MOSFET(TR2)首先导通，并对自举电容充电。高、低端MOSFET（TR1和TR2）轮流导通，输出占空比约为50%。

　　UBA2028利用其自适应非重叠定时(ANT)电路，可以确定最佳死区时间。非交叠时间由半桥电压的斜率决定，并且通过IC引脚ACM外部的接地电阻（如图7中的R6）检测。最短不重叠时间在IC内部决定（为0.9μs或1μs），最长不重叠时间约为半桥开关周期时间的25%。

　　(2)定时电路：UBA2028的定时电路含有时钟产生器和计数器，用作确定灯预热和引燃时间。在IC启动之后，定时电路则开始操作。

　　1)预热：振荡器从最高频率fmax上开始振荡，尔后频率迅速降低，直到IC引脚PCS外部外部传感电阻（图7中的R5）两端的瞬时电压值达到IC内部固定的预热电压电平VPN(0.6V±0,03V)。预热电压检测发生在IC内的低端MOSFET(TR2)导通时间结束期间。一旦发生检测，预热电流传感(PCS)电路使IC引脚csw上的电容Ccsw放电，致使频率升高。每当高端TR1导通时，内部预热控制复位，Ccsw则充电，频率降低。在电路开始振荡时，预热开始。预热时间由IC引脚10上的外部电容CCT和引脚13上的外部电阻RIREF确定。当Ccr=330nF和RIREF=33kQ时，预热时间tpn=1.8s±0.2s。在CCT上，含有7个脉冲。在预热期间平均电流传感电路失效。

　　2)引燃：灯引燃也称为触发，或称作点火、启动。在预热结束后，进入引燃阶段，频率向正常燃点频率扫描。当频率接近负载的谐振频率时，则发生谐振，产生一个足够高的电压施加到灯管上，使灯管击穿而引燃。

上图显示出了正常的灯引燃特性。由上图可以看出，灯引燃电压高于Vlamp（fail）电平。只要灯电压超过Vlamp(fail)，点火定时器则启动，否则定时器关闭。

     3)燃点：灯一旦被点亮，则在最低的频率fmin上工作。在燃点状态，平均电流感测(ACS)电路生效。只要IC引脚ACS外部电阻（图7中的R5）上的平均电压在引脚CSN上被测量，并且达到在引脚CSP上的参考电平，ACS电路将会接受灯电流控制，并通过VCO调节频率，从而实现灯电流调节。

　　(3)灯失效模式：灯失效分引燃期间失效和运行期间失效两种情况。

　　1)在引燃期间灯失效：如果灯不能被点亮，灯电压将增加。当灯电压超过Vlamp(faiI)=0,8V时，灯电压将被箝位在Viamp（fail）=1.5V上，如上图所示。如果在点火结束时在IC引脚LVS上的电压超过Vlamp(fail)，电路将停止振荡，强制进入到掉电模式，定时器关闭。

　　2)在燃点期间灯失效：如果在正常运行时灯失效，灯电压将超过Vlamp（fail），点火定时器启动。如果灯电压达到Vlamp(max)电平，强迫电路重新进入点火状态，试图对灯进行触发。如果灯不能引燃，灯电压将保持在最大电平上，直到点火结束。在点火结束时，电路停止振荡并进入到掉电模式，如下图所示。

　　(4)电容性模式保护：IC引脚ACM外部的接地电阻（下图中的R6）还提供关于半桥的开关特性信息。如果在预热之后的死区时间之内，引脚ACM上的电压超过电容性模式检测电压（+lOOmV与-85mV），则被认为电路是在电容性模式操作，频率将增加到fmax，从而避免发生硬开关，保护MOSFET。

　　应用电路实例

　　利用UBA2028设计的20WCFL电子镇流器电路如上图所示。

　　上图中，输入端R1是可熔电阻，C11、L1和C12为输入E-Ml滤波器，Dl为桥式整流器，D2、D16和Cin组成电荷泵电路（用作提高功率因数，并汲取可控硅调光时的保护电流）。DC高压从IC引脚HV施加，连接IC中高端MOS'FET(TRl)漏极。R3和R12是}C引脚VDD上的启动电阻。在lC启动之后，IC的VDD引脚由C8、D3和D4组成的电荷泵辅助电源供电。扼流圈L3的两个辅助绕组L3A、L3B为灯丝加热线圈。连接灯管右下端下面灯丝上的D5、D6、C27、R14、D7、R15、R18和C30，组成灯平均电流感测电路。

　　电子镇流器的定时和频率参数，均由IC引脚IREF上的电阻R4(33kΩ)和引脚CT上的电容C2(220nF)及引脚CF上的电容C4(100pF)设定。

    如果在输入端连接一个三端双向可控硅调光器（如上图所示），可以实现调光。在图7电路中，R20、R9、R21、C28、Dll、D8、R22、R13、R18和C29组成调光器状态检测器电路，检测信号从IC引脚CSP输入。

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