功率因数校正和镇流器控制芯片IR2167

ＩＲ２１６７是完全集成、完全保护，可驱动所有类型荧光灯的６００Ｖ电子镇流器控制芯片。ＰＦＣ电路以临界导通模式（ＣＣＭ）工作，可获得很高的功率因数，并具有较低的谐波系数ＴＨＤ且直流电压可调。ＩＲ２１６７的其它特性包括预热时间及频率可调、点燃频率可调、运行频率可调、死区时间可调、过流门限电压可调。这些都为工程设计人员提供了极大的方便。此外，ＩＲ２１６７还具有完善的保护功能：如灯丝故障保护、灯管触发失败保护、灯寿命保护、直流母线欠压复位及自动重启动等功能。该芯片采用２０引脚ＤＩＰ或ＳＯＩＣ封装。

１ 引脚排列与功能

ＩＲ２１６７的引脚排列图如所示，各引脚的功能如表１所列。

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２ 基于ＩＲ２１６７的ＰＦＣ控制电路

ＩＲ２１６７ ＰＦＣ和镇流器控制芯片具有欠压封锁、预热、点燃、运行以及故障响应等基本工作模式。所示是ＩＲ２１６７的工作流程图。

大多数电子镇流器都希望电路对交流电网而言为纯电阻，而电路是否为纯阻性主要取决于电路中输入电压和输入电流之间的相位以及输入电流的波形形状是否与输入电压的正弦波形相一致。其输入电流和输入电压之间的相角余弦通常定义为功率因数（ＰＦ），而输入电流波形与输入电压波形的一致性定义为总谐波失真（ＴＨＤ）。功率因数为１（）表示相移角为零，ＴＨＤ为０％表示纯正弦波（无失真）。为达到此目的，ＩＲ２１６７内含一个功率因数校正电路，它可以针对交流输入电压产生一个交流输入电流。ＩＲ２１６７的控制方法基于其工作于临界导通模式（ＣＣＭ）的升压型变换器。即在ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ的每个开关周期，电路一直等待到电感电流放电到零时，才再次开通ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ。实际上，ＰＦＣ ＭＯＳＦＥＴ的开关频率（＞１０ｋＨｚ）远大于电网频率（５０～６０Ｈｚ）。是基于ＩＲ２１６７的一个简单的ＰＦＣ控制电路。

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由于电感ＬＰＦＣ接到整流输出的＋端和－端，因此，在ＭＰＦＣ开通时，ＬＰＦＣ中的电流线性增加。而当ＭＰＦＣ关断时，ＬＰＦＣ连接在整流输出＋端和直流母线电容ＣＢＵＳ（通过二极管ＤＰＦＣ）两端，因而此时ＬＰＦＣ中电流流向ＣＢＵＳ。由于ＭＰＦＣ采用高频工作，ＣＢＵＳ电压将被充到一个特定的值。而ＩＲ２１６７的反馈回路则通过连续检测直流母线电压和相应调节ＭＰＦＣ的开通时间来将电压调整到一个固定值。由于负反馈回路是低速和低增益的，因此，电感平均电流可平滑地跟随低频电网电压，从而实现高功率因数和低ＴＨＤ。
 该ＰＦＣ控制电路需要使用ＩＲＦ２１６７芯片的ＶＢＵＳ、ＣＯＭＰ、ＺＸ和ＰＦＣ四个引脚。其中ＶＢＵＳ脚用于检测直流电压（通过外部电阻分压器），ＣＯＭＰ脚用来设定ＭＰＦＣ的开通时间和反馈回路速度，ＺＸ脚检测电感电流过零（通过ＰＦＣ电感的二次侧绕组），ＰＦＣ脚则是ＭＰＦＣ的栅极驱动输出引脚。

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ＭＰＦＣ的关断时间取决于ＬＰＦＣ放电到零的时间。可用连接到ＺＸ脚的ＬＰＦＣ二次侧绕组来检测零电流。如果电流没有降为零，那么ＺＸ脚将不会检测到上升沿，此时ＭＰＦＣ将保持关断。如果ＺＸ脚没有检测到上升沿的时间超过５００ｍｓ，那么芯片内部定时器将强迫ＭＰＦＣ开通（开通时间由ＣＯＭＰ脚的电压决定）。直到ＺＸ脚出现正确的上升和下降沿信号，ＰＦＣ正常工作为止。

表1 IR2167引脚排列

序  号  符  号  功  能  描  述  
1 VDC  直流检测输入  
2 CPH  预热定时电容  
3 RPH  预热频率电阻  
4 RT  振荡器定时电阻  
5 RUN  运行频率电阻  
6 CT  振荡器定时电容  
7 DT  死区时间设置  
8 OC  过流关断设置  
9 COMP  误差放大器补偿  
10 ZX  PFC过零检测  
11 VBUS  直流电压检测输入  
12 PFC  PFC门级驱动输出  
13 SD  判断检测输入  
14 CS  电流感应输入端  
15 LO  低侧栅驱动输出  
16 COM  集成电路的电源地端和信号地端  
17 VCC  逻辑及低端门级驱动电路  
18 VB  高端门级驱动浮动供电  
19 VS  高侧浮动电源的返回端  
20 HO  高侧栅驱动输出