可调光电子镇流器驱动芯片AX2012

可调光电子镇流器驱动芯片AX2012产品规格书V1.0(2009.08.01)上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicsCo.,Ltd.上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicCo.,Ltd.可调光电子镇流器驱动芯片AX2012电话：86-21-50317667网址:页一．简介：AX2012是电子镇流器和节能灯调光控制IC,采用灯功率负反馈闭环调节控制。外部可编程特性-例如预热时间、预热电流等为电子镇流器设计工程师提供很大的灵活性.通过不同的接法,可使用也可以使用电位器调光、遥控调光及带MCU的其他调光方式，AX2012提供16PINDIP、16PINSOP封装。二．特色：调光范围为7.5%~100%提供半桥式逆变电路的容性与近容性保护过压保护，过流保护可调节预热时间和预热电流灯功率反馈闭环调节控制内置灯电流有源整流全程调光无闪频三．应用范围：适合各种型号的荧光灯适合各种电位器、遥控调光器及MCU控制的各种调光方式四．引脚描述：上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicCo.,Ltd.可调光电子镇流器驱动芯片AX2012电话：86-21-50317667网址:、CRECT灯功率反馈补偿端，该管脚输出电流到外部阻容滤波电路，电容滤除高频信号，电流输出大小决定于灯电流电压的乘积信号（即功率信号），从而对调光控制实现功率闭环反馈。2、VL灯电压采样信号输入端/过压保护信号输入端。进入VL的电流作为乘法器的一端输入，检测灯功率，如果超过IVLclamp则会被限幅；如果灯电流超过IVLstop，则CP充电延迟，然后再进行判断，如果仍然存在过压，则芯片在进入STANDBY状态。3、DIM闭环调光控制信号输入端，设定灯的亮度。该脚可以通过专用调光器或是电位器控制，电压范围是0~4V。用作可控硅调光积分输出端时，外接100nF对地。4、GND电源地。5、N/C空位。6、RIND电流相位采样输入端。逆变器输出电流相位检测，两个比较器检测两个不同的相位关系，从而通过逻辑电路判断是否出现容性模式。如果出现则在延迟后进入保护状态。7、CF振荡器振荡电容设定端。外接压控振荡器振荡电容，初始上电时充电至内部基准电压。8、RP预热电流设定值。外接预热频率设定电阻，预热时该端电压保持在4V；预热结束电压下扫到零伏9、CP预热时间、起辉扫描设定端。开始预热时，CP端的电压从0V开始上升，当上升至4V时预热结束。CP端外接电容的典型值为330nF，对应预热时间为1.2S。10、G1高端功率MOS管栅极驱动。11、G2低端功率MOS管栅极驱动。12、VDD供电电源端。13、N/C空位。14、RF参考电阻设定端。该管脚参考电压恒定为2.4V,外接电阻生成6部参考电流源，型值为30K。该管脚电阻值和CF电容共同决定振荡频率的上下限。15、LI1灯电流采样信号输入端1。灯电流经采样电阻采样，并经限流输入，内部全波整流，输入乘法器。由于是通过内部整流放大，所以对小信号可以准确采样。16、LI2灯电流采样信号输入端2六．功能描述AX2012的供电单元为芯片内部提供稳定的工作电源，VDD为外接供电电源端。芯片内部集成了施密特特性的上电启动和欠压锁定功能。当VDD端电压大于11V时，芯片内部所有单元开始工作，压控振荡器开始振荡。当VDD端电压低于8V时，芯片内部欠压锁定，压控振荡器停振。在系统设计时，VDD端必须外接稳压管，其典型值为15V。芯片内部集成了电源端过压箝位功能，当VDD端电压超过16V时，内部电压箝位，但箝位电流不允许越过3mA.预热定时控制单元对外接电容充电的方式来实现。CP端外接电容，在预热时CP端的电压从0V充电至4V，当到达4V时，表示预热时间结束。CP端外接电容的典型值0.33uF，对应的预热时间约为1.0秒。改变些电容可以改变预热时间的长短。预热频率由RP端上拉电阻决定。电阻大对应的振荡频率低。本系统采用灯管平均功率负反馈的闭环控制方案。VL端用来采样灯管电压，差分输入端LI1、LI2用来采样灯电流并做有源，灯电流与灯电压相乘在CRCT端生成平均电压，此电压代表了灯管的平均功率。此信号电压作为负反馈信号被送至误差放大器的输入端。误差放大器的另一输入端为调光信号输入端，即DIM端。CF端外接参考电容，典型值为100nF，RF端外接参考电阻，典型值为30K，此电容和电阻决定了系统的最低频率。上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicCo.,Ltd.可调光电子镇流器驱动芯片AX2012电话：86-21-50317667网址:、G2产生两路不交叠的脉冲，分别驱动半桥式逆变电路中的高端和低端功率MOS管的栅极，不交叠脉冲的死区时间为1.3uS.VL端同时也作异常状态的过压检测。当VL端的输入电流超过240uA时，系统停振。RIND端用作逆变器主回路电流的相位检测，当逆变器处于容性模式，系统停振。荧光灯调光特性荧光灯作为气体放电灯的一种，是比较适合作调光的。其原因在于：荧光灯的功率通常都不大，一般在100W以内，一体式节能灯更小，灯电流在几百毫安左右，灯管电压也不高。在调光过程中灯的伏安特性不会出现剧烈的变化，由于功率的确定，灯电流大的灯管通常灯电压较低，或者灯电压较高而灯电流较小。并且，在常温条件下，灯在调光时的管电压最大的变化在一倍左右。所有这些特性使得实现荧光灯的调光比较容易实现。闭环负反馈：本系统的核心是一个典型的负反馈闭环调节回路，控制变量是调光信号，即调光端DIM上的电压信号。系统负载是气体放电灯，受控变量是灯平均功率。反馈变量是正比于灯平均功率的电压信号．即CRECT端上的电压。调光控制信号DIM与反馈信号CRECT作比较，内部的误差放大器根据此误差电压产生相应的误差电流，送入压控振荡器，由此产生某个振荡频率，从而在驱动端G1、G2产生不交叠的方波信号，分别驱动半桥式逆变电路的高端和低端功率MOS管，从而使逆变器工作在某个振荡频率。在此频率下，逆变器主回路中的电感对应了某个阻抗，此阻抗就决定了灯电流。因此调光控制与稳态控制的机理就是通过调节频率来改变阻抗，从而达到调光和稳定灯电流的目的。系统采用功率闭环控制的原因在于：可以使调光过程更线性，并且在任意亮度部能保持稳定的灯电流，而不至于在供电波动或低温情况下产生自熄现象，尽管这一点上略微增加系统的复杂性。本系统的反馈变量是灯管平均功率，而灯电压是由灯管决定的，是不可受控的。事实上系统真正调节的是灯电流，而将灯电流与灯电压相乘可以实现灯电流的可变增益放大，从而提高了系统反馈信号的信噪比，以达到深度调光的目的。由于灯电压与灯电流相乘代表了灯管的平均功率，因而可以将本系统视为灯管平均功率反馈。系统选择有静差控制模式的原因在于：采用有静差方式可以提高系统的快速调节能力。从理论上讲，可以在系统中引入积分环节，从而彻底地消除静态误差，以满足更高的控制精度。但在实际的应用中，灯电流的调节精度要求通常不会很高，而调节的快速性和稳定性才是首要考虑的因素。如过多引入积分环节，将使调节过程变慢。可能使系统产生不期望的自激振荡。AX2010灯功率反馈补偿端CRECT可以方便地外接阻容网络，以设定系统的闭环主导极点和作零点补偿，从而保证系统工作的稳定性。芯片内部嵌入有源整流，其目的在于：第一，由于灯电流是高频的交流信号，通过有源整流将交流信号转换成直流信号以方便处理。直接将有源整流嵌入芯片内部，可以降低外围设计的成本。第二，由于在低亮度时所能采样到的灯电流信号很小，而采用有源整流的方式可以提高采样信号的精度，从而保证系统在低亮度时的控制精度。这样能提高系统的信噪比，使得达到更宽的调光范围成为可能。调光信号控制端DIM是高阻抗电压输入型，其有效的电压信号范围为0V---4.0V（直流），在内部此电压被箱位在0.25V---4.0V，这意味着灯平均功率的调节范围为2％--100％，在应用系统中通过引入适当的补偿可达到更宽的调节范围，如1％--100％。同时，低端0.25V的箱位可以保证系统在最低亮度能正常启动，高端的4.0V可以保证系统安全的工作。通过LC端的电阻大小，可以很方便的确定最低亮度的功率。调光信号控制端DIM有两种输入方法：该脚可由可控硅输出端信号，通过外部半波整流电路，转化的一个平均电压信号实现控制；也可以通过专用调光器或是电位器控制，电压范围是0~4.0V。上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicCo.,Ltd.可调光电子镇流器驱动芯片AX2012电话：86-21-50317667网址:页预热与启辉良好的预热与启辉功能可以延长灯管的寿命。预热时间由CP端外接的电容决定，CP端的电压由零充电至4V后，表示预热时间结束。预热频率由RP端的电阻决定，电阻高压的频率低，因此改变RP端的电阻术可以方便地设定预热频率。启辉功能完成频率下扫，产生高压将灯管点亮。在预热结束后，RP端的电压由4V逐渐向零扫描，下降的速率由CP脚上的电容决定。随着预热电流的逐渐减小，频率开始下扫，在LC自然谐振频率时，产生的高压将灯管点亮。在频率下扫时有最低频率限制，最低频率由RF端外接的电阻和CF端外接的电容决定。保护模式AX2012提供了完善的异常态保护功能：过压保护、过流保护、近容性模式保护。在出现漏气或阴极去激活而无法使灯管点亮时，如工作频率接近LC自然谐振频率，则由谐振而产生高压，同时逆变器主回路的电流也很大，此种状态长时间存在，将使逆变器过热而失效。AX2012提供的过压保护功能可以避免此种状态的出现。VL端用来检测灯管电压，当过压时，如输入VL端的电流超过120uA，则CP脚以2倍于预热充电电流对电容充电，进行0.5S的延迟，当CP电压达到4.0V时，再次检测VL是否存在过压，如果仍然存在，则系统停振进入待机状态，以免逆变器损坏。否则CP逐渐放电，系统仍然正常工作。但是如果系统进入到了严重过压状态（灌入VL的电流大于240uA），则系统立即停振。要使系统退出此状态重新启动的条件是VDD端电压下降至8V以下后再次升至11.0V以上。当灯管无法点亮或灯管电压过高时，可能使逆变器进入容性工作模式，此时逆变器中功率MOS管将产生极大的损耗，严重时由于过热而失效，AX2010提供了此种模式的保护．当RIND端检测到的主回路电流相位超前于电压一定值时，则判断为容性模式，系统停振进入待机状态。要使系统退出此状态重新启动的条件是VDD端电压下降至8V以下后再次升至11.0V以上。上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-SiliconMicroelectronicCo.,Ltd.可调光电子镇流器驱动芯片AX2012电话：86-21-50317667网址:页七．交直流特性:参数测试条件符号最小值典型值最大值单位启动状态上电电压Vdon101112V掉电电压Vdoff7.18.19.1V启动电流VDD=11VIstart0.7mA钳位电压ID=3mAVDclamp15.616.216.8V参考源部分RF电压VDD=11VVRF2.4VRP电压VDD=11VVRP4V振荡部分CF比较高电压Vcfh4VCF比较低电压Vcfl0.5V死区时间Tnon1.3uS预热部分CP比较高电压Vcph4VCP比较低电压Vcpl0.5VCP充电电流1预热过程Ipre1.3uACP充电电流2异常状态Ifault2.6uACP放电电流Idis6.5uA预热时间Tpre1S起辉时间CP外接0.33uF电容Iigni0.2S预热/点火时间比5:01点火结束信号Vpro0.5V上海爱矽微电子有限公司ShanghaiAi-Si