利用GR6953实现电子镇流器的预热和无灯保护功能

GR6953 是绿达光电专门为电子镇流器开发的半桥控制与驱动功率集成电路 (内含功率场效晶体管)，其具有以下特点：

1)内含两个功率场效晶体管3.5Ohm/440V可驱动23W CFL Lamp；
2)单电源供电，内置20V稳压线路；
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)静电存贮放电 (ESD) 保护

图1是用GR6953实现的预热及无灯电子镇流器电路原理图。该电路的振荡频率由式(1)确定。



图1：利用GR6953实现的预热及无灯电子镇流器电路原理图

f = 0.7213 / (RT * CT ) ….. (1)

电路原理

并联开关电容法预热

CT1、CT2二个电容并联作为输出频率的定时电容，并且通过小信号MOS管（2N7002）控制振荡电容的切换，使GR6953振荡频率从高到低变化，从而实现从预热到触发的过程。由Rh、Cf推迟电路的作用当Vcc电压上升到 GR6953 工作电压时，Q1、Q2开始顺序导通。由 VS高压向 R1//R2//C3充电，当A点电压未达2N7002栅极钳位电压时 (约1.8V左右)，2N7002不导通。因此仅CT1工作，GR8853的振荡频率为：
　　
f1= 0.7213 / (RT * CT1) ….. (2)

这里忽略了2N7002 MOS管的结电容。因为仅有CT1电容，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。进入预热过程。预热时间可以由R1、R2、C3控制。预热电压和电流可以通过控制电容CT1来实现。如图2所示T1时间段。

当A点电压继续上升，并超过2N7002栅极钳位电压时，2N7002导通，电容CT1、CT2并联。振荡频率降至f2。f2即是正常工作频率，如下式(3)所示：

f2= 0.7213 / (RT*(CT1+CT2)) …..(3)

工作电压如图2所示T2时间段。

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。



图2、预热启动电压波形

无灯保护间歇振荡法

GR6953为低功耗启动设计。启动时用降压电阻从直流母联机取供电电压。启动后，从负载端采用电感Lr二次侧馈电法C4维持GR6953的供电，如图1中的Lr、C4 和Rx电路。当无灯负载时，电感Lr二次侧感应电压为零伏特，无法给GR6953供电，只能从降压电阻供电。当GR6953启动后，功耗增加，Rh上压降增加，Vcc下降。当Vcc下降到欠压值下限Vccuv- 时，GR6953停止工作。这时，GR6953功耗又减小，Rh压降也减小，Vcc开始上升。当Vcc上升到欠压值上限Vccuv+ 时，GR6953又开始工作，Vcc又会因为GR6953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3给出的间歇工作状态。这样可以减小功率Q1、Q2、MOS管在空载时对容性负载驱动的功耗，使功率管温度远低于最大结温，提高了镇流器的寿命。



图3、无灯时半桥输出电压
　　
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。

电路板实做，如图4。