摘要: 本文簡(jiǎn)要介紹恩智浦半導體（NXP Semiconductors）集成控制器件 UBA2024P 及其在緊湊型熒光燈系統中的應用。

Abstract: the integrated controller UBA2024P of NXP Semiconductors and its Application to CFL lamps is described briefly

　　一，引言

　　緊湊型熒光燈（CFL）與人們企求的理想 LED新光源比較，盡管已不再處于技術(shù)前沿，但仍在繼續發(fā)展中，而且作為綠色照明產(chǎn)品已得到國家的認可與推薦。為充分發(fā)揮 CFL 節能可靠的特點(diǎn)，恩智浦半導體（NXP Semiconductors）推出了采用 EZ-HV SOI 工藝流程制作的 550V 集成控制芯片 UBA2024P，內部集成了半橋驅動(dòng)電路和兩個(gè) MOSFET 管，不超過(guò)芯片最高溫度限制時(shí)，輸出電流可高達 220mA，輸出功率可從 3w 直到 15w 左右。由于集成度很高，只需少量外接元件就可構成高效，高可靠的節能燈控制系統，且可延長(cháng)燈管壽命至2萬(wàn)小時(shí)，性?xún)r(jià)比極好，非常適合緊湊型熒光燈系統中的應用。本文將對UBA2024P及其在緊湊型熒光燈系統中的應用作簡(jiǎn)要介紹。

　　二，UBA2024P的特性

　　恩智浦半導體的 UBA2024P 是一款專(zhuān)為以半橋功率變換組態(tài)驅動(dòng)緊湊型熒光燈設計，采用 EZ-HV SOI 工藝制作的 550V 高壓?jiǎn)纹�集成電路，其內部結構如圖 1。

　　由圖可知，UBA2024P以?xún)炔寇泦��?dòng)、，可調振蕩器、驅動(dòng)半橋的高壓電平位移與內置的高、低端驅動(dòng)電路作其功能特征，且為保證50% 占空比的準確，振蕩器信號在送入輸出驅動(dòng)前先通過(guò)二等分電路。下圖為UBA2024P 的封裝和管腳定義：

外接電壓源通過(guò) HV 管腳對 UBA2024 加電，器件即產(chǎn)生自有的用于內部電路系統的低壓電源，故 UBA2024 不再需要外部的低壓電源。隨著(zhù) HV 管腳上高壓的增加，IC 進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)高端功率晶體管并未導通，但低端的功率晶體管切換導通，內部電路重置，自舉管腳 FS 和低壓電源管腳 VDD 充電，管腳RC 和 SW 切換至“地”。啟動(dòng)狀態(tài)定義為 VDD = VDD(start) 。

　　一旦 VDD = VDD(start) 啟動(dòng)狀態(tài)便宣告結束，器件進(jìn)入掃描模式，此時(shí) VDD > VDD(start)。SW 管腳上的電容由 I_sweep 充電，半橋電路開(kāi)始振蕩。不過(guò)，只要 VDD < VDD(stop) 電路將重新進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。

　　UBA2024 高端驅動(dòng)器中還組合有直流重啟電路，當 FS 管腳的電壓低于高端鎖定電壓 VFS(lock) 時(shí)，高端晶體管便即關(guān)閉。

　　UBA2024 的內部振蕩系以 555 定時(shí)器功能為基礎的振蕩。接入外部電阻 R_OSC 和電容 C_OSC 后可構成自激振蕩，振蕩頻率由 R_OSC 和 C_OSC 確定。為實(shí)現精確的50%占空比，器件采用了內部二等分電路，由此使半橋電路的頻率恰為振蕩器頻率的一半。半橋電路的輸出電壓將在 RC 管腳處信號的下降沿發(fā)生改變（如圖 3）。
半橋電路的頻率設計公式是：

　　進(jìn)入掃描模式后，振蕩器按 2.5 倍半橋電路的標稱(chēng)頻率開(kāi)始向下掃描至半橋電路的標稱(chēng)頻率  fB（ 如圖 4）。在頻率連續減低期間，電路向負載諧振頻率趨近，從而在負載兩端引起通�？牲c(diǎn)燃燈管的高壓。

　　由圖 4 可知 RC 振蕩器的幅度等于 VRC(h) 和 USW 的最小值加上0.4 x VRC(h)。在掃描時(shí)間內，將有電流流經(jīng)燈電極作為燈絲預熱。燈絲預熱是因為節能燈冷啟動(dòng)其固有的輝光時(shí)間會(huì )縮短燈電極的切換壽命之故。圖 5  為緊湊型熒光燈典型的LC諧振曲線(xiàn)與控制特性。為使輝光狀態(tài)盡可能短，則需通過(guò)特定的控制在輝光期間向燈提供最大功率。

需要說(shuō)明強調的是，為防止高、低端驅動(dòng) MOSFET 發(fā)生互導通，器件特別設計了內部固定的非重疊時(shí)間，從而杜絕了高、低端驅動(dòng) MOSFET 因導通時(shí)間發(fā)生重疊造成的故障。

　　三，UBA2024P的應用

　　圖 6 為 UBA2024P 的典型應用電路。

　　電路具體指標為

　　輸出最大功率約:15W，輸出電流（高、低端晶體管的飽和漏電流）= 900mA，

　　輸出頻率 Fout= 1/(K_oscR_oscC_osc)  選擇在 40~50KHz 之間。最高頻率 F_max=2.5F_min，諧振頻率 F_res  介于 1.6F_ou 與 1.8F_out 之間，即 1.6F_out<F_res<1.8F_out 。為確保諧振電感在觸發(fā)點(diǎn)火時(shí)不飽和，C_sw的范圍從 33nF 到 330nF，C_dv 取 220pF，燈電流>150mA；Cdv 取100pF ，燈電流<150mA。

　　三，結論

　　由于 UBA2024P 集成度很高，且特性?xún)?yōu)異，只需少量外接元件，就可構成圖 7 所示高效率，高可靠的節能燈控制系統。