介绍IR2153电子镇流器的预热和无灯保护电路功能
引言
ir2153是美国ir公司专门为电子镇流器开发的第2代半桥控制与驱动功率集成电路，其具有以下特点：
1）可同时驱动600v半桥电路中的上下两个功率器件；
2）单电源供电，内置15.6v稳压管；
3）低功耗启动；
4）r、c实现频率控制；
5）低温度系数；
6）ct端可实现关断功能；
7）欠压保护滞环；
8）静电储存放电（esd）保护。
图1是用ir2153实现的简易电子镇流器电路原理图。该电路的振荡频率由式（1）确定。
由于图1电路中的rt、ct一定，因此频率不可调。为保证荧光灯可靠触发，频率点必须设定在靠近负载电路的谐振点，以产生足够的触发电压。图2是该镇流器启动时灯两端的电压波形（上），以及电压波形的扩展（下）。可以看出，灯是在镇流器上电后立即启动并被触发的，灯两端电压高达2kv，因此没有预热过程，成为冷启动，容易使灯管两端发黑，降低灯的使用寿命。
为了克服这一弱点，本文介绍了一种方法，只需要少数元器件就可以实现预热和利用ct端关断功能实现无灯时的保护。
电路原理 串联开关电容法预热
原理如图3所示。
ct1、ct2和ct3三个电容串联作为输出频率的定时电容，并且通过小信号mos管（s3、s4）控制振荡电容的切换，使ir2153振荡频率从高到低变化，从而实现从预热到触发的过程。
当vcc电压上升时，由于rd、cd延迟电路的作用，当a点电压未到dz2、dz3钳位电压时，s3、s4不导通。因此ct1、ct2、ct3串联，ir2153的振荡频率为：
这里忽略了mos管的结电容。因为3个电容串联，所以振荡频率很高，远离电路谐振点，加在灯两端的电压很小。如图4中所示t1时间段。
因为dz3的阈值电压低于dz2，当a点电压继续上升，并超过dz3和s4栅极阈值电压之和时，s4先导通，将ct3旁路。振荡频率降至f2，进入预热过程。
预热时间可以由rd、cd控制。预热电压和电流可以通过控制电容ct2来实现。如图4所示t2时间段。当a点电压进一步上升，超过dz2和s3栅极阈值电压之和时，s3导通，旁路ct2，振荡频率再次降低到f3，并接近电路谐振频率，使灯两端电压提高，达到触发灯的目的。如图4中t3时间段。f3也是正常工作频率，其工作频率为：
至此，就实现了预热、触发和运行的全过程，使灯以最低的电压触发，提高了灯的使用寿命。
无灯保护间歇振荡法
ir2153为低功耗启动设计。启动时用降压电阻从直流母线上取供电电压。启动后，从负载端采用电容馈电法维持ir2153的供电，如图3中的c5、dz3和d5电路。当无灯负载时，电容馈电电路开路，无法给ir2153供电，只能从降压电阻供电。当ir2153启动后，功耗增加，r1上压降增加，vcc下降。当vcc下降到欠压值下限vccuv－时，ir2153停止工作。这时，ir2153功耗又减小，r1压降也减小，vcc开始上升。当vcc上升到欠压值上限vccuv＋时，ir2153又开始工作，vcc又会因为ir2153功耗增加而再次下降到欠压值下限，又停止工作。这样重复就形成了图5给出的间歇工作状态。这样可以减小功率mos管在空载时对容性负载驱动的功耗，使功率管结温低于最大结温，提高了镇流器的寿命。
结语
本文中采用的串联开关电容法和空载间歇振荡法，只需要少数的元器件，就实现了灯的预热和降低了无灯负载时的功率管开关损耗，从而大大提高了灯的寿命和镇流器的寿命，是一种低成本方案。
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3）低功耗启动；
4）r、c实现频率控制；
5）低温度系数；
6）ct端可实现关断功能；
7）欠压保护滞环；
8）静电储存放电（esd）保护。
图1是用ir2153实现的简易电子镇流器电路原理图。该电路的振荡频率由式（1）确定。
由于图1电路中的rt、ct一定，因此频率不可调。为保证荧光灯可靠触发，频率点必须设定在靠近负载电路的谐振点，以产生足够的触发电压。图2是该镇流器启动时灯两端的电压波形（上），以及电压波形的扩展（下）。可以看出，灯是在镇流器上电后立即启动并被触发的，灯两端电压高达2kv，因此没有预热过程，成为冷启动，容易使灯管两端发黑，降低灯的使用寿命。
为了克服这一弱点，本文介绍了一种方法，只需要少数元器件就可以实现预热和利用ct端关断功能实现无灯时的保护。
电路原理 串联开关电容法预热
原理如图3所示。
ct1、ct2和ct3三个电容串联作为输出频率的定时电容，并且通过小信号mos管（s3、s4）控制振荡电容的切换，使ir2153振荡频率从高到低变化，从而实现从预热到触发的过程。
当vcc电压上升时，由于rd、cd延迟电路的作用，当a点电压未到dz2、dz3钳位电压时，s3、s4不导通。因此ct1、ct2、ct3串联，ir2153的振荡频率为：
这里忽略了mos管的结电容。因为3个电容串联，所以振荡频率很高，远离电路谐振点，加在灯两端的电压很小。如图4中所示t1时间段。
因为dz3的阈值电压低于dz2，当a点电压继续上升，并超过dz3和s4栅极阈值电压之和时，s4先导通，将ct3旁路。振荡频率降至f2，进入预热过程。
预热时间可以由rd、cd控制。预热电压和电流可以通过控制电容ct2来实现。如图4所示t2时间段。当a点电压进一步上升，超过dz2和s3栅极阈值电压之和时，s3导通，旁路ct2，振荡频率再次降低到f3，并接近电路谐振频率，使灯两端电压提高，达到触发灯的目的。如图4中t3时间段。f3也是正常工作频率，其工作频率为：
至此，就实现了预热、触发和运行的全过程，使灯以最低的电压触发，提高了灯的使用寿命。
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ir2153为低功耗启动设计。启动时用降压电阻从直流母线上取供电电压。启动后，从负载端采用电容馈电法维持ir2153的供电，如图3中的c5、dz3和d5电路。当无灯负载时，电容馈电电路开路，无法给ir2153供电，只能从降压电阻供电。当ir2153启动后，功耗增加，r1上压降增加，vcc下降。当vcc下降到欠压值下限vccuv－时，ir2153停止工作。这时，ir2153功耗又减小，r1压降也减小，vcc开始上升。当vcc上升到欠压值上限vccuv＋时，ir2153又开始工作，vcc又会因为ir2153功耗增加而再次下降到欠压值下限，又停止工作。这样重复就形成了图5给出的间歇工作状态。这样可以减小功率mos管在空载时对容性负载驱动的功耗，使功率管结温低于最大结温，提高了镇流器的寿命。
结语
本文中采用的串联开关电容法和空载间歇振荡法，只需要少数的元器件，就实现了灯的预热和降低了无灯负载时的功率管开关损耗，从而大大提高了灯的寿命和镇流器的寿命，是一种低成本方案。
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