电子变压器有介绍 文档.docx

摘要：简单介绍了低压卤素灯电子变压器的■基于IR2161的低压卤素灯电子变压器907作者：临沂市电子研究所毛兴武来源：电源技术应用发布时间：2007-10-8 17:06:00摘要：简单介绍了低压卤素灯电子变压器的特点，详细介绍了基于1R2161控制IC的基本电 子变压器电路原理与设计，同时给出了带附加功能的电子变压器电路关键词：IR216控制器；低压照明；电子变压器0引言卤素灯也称为卤钨灯卤素灯灯丝为钨丝，灯管内除充有适量的氩气，还充人了溴或碘微 量卤素，故因此而得其名卤素灯与白炽灯一样，属于热辐射光源卤素灯的光效、寿命和显 色指数均优于普通白炽灯，故在展示厅、商业厨窗、摄影、摄像、剧院、城市亮化等照明场 合，有着广泛的应用，其作用是其它光源不可替代的在全球电子镇流器市场，低压照明电子 变压器占有10%的份额低压卤素灯额定工作电压大多仅为12V若采用220V的工频市电供电，需使用笨重的铁芯 （降压）变压器采用电子变压器替代老式铁芯变压器，具有尺寸小、重量轻、节材、节电等优低压卤素灯电子变压器与荧光灯电子镇流器一样，都是将工频转换为几十kHz的高频在 电路结构上二者十分相似，大多都采用半桥逆变拓扑。

但是，由于卤素灯是一种电阻性负载， 故卤素灯电子变压器与荧光灯电子镇流器比较，存在一些不同点，具体表现在以下几个方面1） 卤素灯电子变压器不需要预热和触发启动时序；2） 卤素灯电子变压器DD总线电压是全波整流的AC线路电压，无需大容量滤波电容器；3） 卤素灯电子变压器的线路功率因数接近1,并且无需采用功率因数校正（PFC）；4） 输出是经隔离的高频低压，安全性好采用分立元器件设计和制作电子变压器，若使其具有保护功能和调光功能，需要增加很多 元器件基于IR公司生产的智能半桥驱动器芯片IR2161的电子变压器，无需可饱和磁环变压 器，仅需用少量元器件，则可实现高性能和高可靠及调光功能l基于IR2161的基本低压照明电子变压器电路图1所示为基于IR2161的100W/ 12 V卤素灯电子变压器基本电路4 X IN4007270Q3W U「冲330nF L400 VRs270kH3WDs1N4007Dcpi*1N4148DcpxxrIRF7401N41481N39473inHAC 220V4； gC'vcci l+Cveci22uFT|00iiF50V25VCOM叵输入IR2I61Re 22QI —k-Cbvs-rioonFS< rC SNUHh50pF,5'Ti2X lOOnF275VDz _j!WPH

当IC脚VCC上的电压达到启动阈值(11. 8 V)后，IC开始 工作一旦IC启动，由CSNUB、DCP1和DCP2组成的电荷泵电路为IC脚VCC馈送电流自举二 极管DB和电容CB为IC高侧驱动器电路供电齐纳二极管DZ用作分流IC过剩电流，以防止 IC损坏卤素灯灯丝电阻为带正温度系数，在室温下的“冷电阻”远小于灯工作时的“热电阻” 在灯启动时，会产生较大的浪涌电流，影响灯寿命但IR2161提供软启动操作，可以避免浪 涌电流产生在灯启动期间，IR2161输出125 kHz的高频由于系统中输出高频变压器T1初级 漏感是固定的，在较高的频率下呈现较高的阻抗，初级绕组上的电压较低.致使变压器输出电 压较低，灯电流较小，同时也避免了保护电路被触发约经1s的时间，电路以较低频率运 行在此过程中，IC脚3外部电容CSD上的电压从OV增加到5V当空载时，VCSD=OV，振荡器频率约60kHz在最大负载下，VCSD=5V，振荡器频率约 30kHz当输出短路时，大电流流过半桥，被RCS感测只要IC脚4(CS)上电压超过1V的门限 电平持续50ms以上的时间，系统将关闭如果负载超过最大负载的50%, IC脚4上的电压将超 过O 5 V较低的门坎电压，在经0. 5S之后，系统将关闭。

不论是短路保护还是过载保护，都 能自动复位IR2161还提供过热关闭功能当芯片结温超过135°C的过温度限制值时，半桥开 关将停止工作，以避免MOSFET烧坏图2所示为计算RCS的输出级电路在半桥中间点上的电压为DC总线电压的1 / 2DC总线RMS电压与AC线路RMS电压相同，负载上的RMS电压为AC线路RMS电压的50%，通过RCS 的电流为负载电流的一半由于负载呈电阻性，电流波形为正弦包迹，半桥输出占空比为50%，在最大负载上RCS上的峰值电压VCS（PK）=0. 4 V,通过RCS的RMS电流为RMS)—X /lqad(hms)— XP LOAD+ X Vac(ums)P13DVac(kms)(1)Res中的峰值电流为I/cS(PK) = 2 2 X /cS(RMS)两端的峰值电压为Pcsipk）二 /cs（pk）Res - 0. 4 V 从式仃）、式（2）和式（3）得到⑵（3）0： 4几口酬5）2 \~2 P\mm）二 0. 141 XP I.OAD对于工作在VAC（RMS）=220 V交流线路电压下的PL0AD=100W的电子变压器，电流感测电阻 RCS值为«cs=0. 141 x 說:=0. 31 Q关于输出变压器T1的选择程序如下。

1）在30 kHz和最大负载下，选择正确的磁芯尺寸，根据制造者提供的磁芯数据，确定最 大容许功率■ I'Hl 'S 1 上DC总线电压 展b*i」1DC总线电压2负载1 C1 =/?csrFes(卩 M上…%. — _]图2 计算竝$的输出级电路2)计算初级绕组匝数初级绕组最少匝数Np(min)可根据式(5)计算A p{ min)-VPK7^in( itiax) / ^ \=2 乩 iaA式中：VPK为最高峰值总线电压，可取其为400 V；Ton(amx )为最大导通时间，其值可选取18 “s；Bmax为最大磁通密度，单位为T,其值可从制造者提供的铁氧体材料工作在1 00°C时的曲 线获得；Ae为磁芯有效截面积，单位为m23)计算次级需要的匝数次级绕组匝数NS可按式(6)计算2皿％侦砧)Vac(rms)(6)式中：V0(RMS)=12V, VAC(RMS)=220 VIR公司在参考设计中采用Vogt或Kaschke公司环形磁芯，初级绕组78匝，次级绕 组8匝，初级与次级绕组之间利用压塑分离器隔离2增强功能的电子变压器电路2.1带开路保护的卤素灯电子变压器电路在空载条件下，IC脚VS上的高dv/dt将引起M0SFET发生硬开关，导致M0SFFT过热， 直至其损坏。

为此，可以设置如图3所示的开路保护电路在开路情况下，ROC上的峰值电压 足以使二极管Doc导通，并对电容CF充电只要CF上的电压超过IC脚VS上的短路保护门限 电平，短路保护电路则被触发，IR2161则关闭为防止M0SFET过热，IC将进入50ms导通和1 s关断的自动重新启动模式DtTJA<^AVTr',I.F「工TDs(V CC11N4I48+Dcpz古lr vccIR2I61枫eP^5}^—Rf/?H1StJ，N^48 I06oFT ；i>k'Rx ion :龙也覽］鱼蛍二jSs：'： Res12&输;图3 带开路保护的卤素灯电子变压器电路D'2\衣小工「HlrxDcP2”LAC 220V丰输入o iC：JL密 jz"%刃2 2kQIMER2161lOOnF可HOIN4I48Dt±OM叵[Cl立v2N5064IQOnF itSsi^v10kD61N414822pFDtTI2. 2利用频率调节输出电压的电子变压器电路辿讥：2出也儿-■':■； M电讥如果电子变压器输出电压过低，会使灯光变暗；若输出电压过高（超过12V额定值的20%）,将缩短灯寿命采用图4所示的电路提供了较好的解决方案。

当输出电压过高时，在分 压器电阻R6上的电压将超过IC3内部2. 5V的参考值，光电耦合器IC2中光耦晶体管导通，将IC1脚VS上的电位拉低，致使工作频率升高由于变压器T1初级漏感的作用，频率增加使输 出电压降低频率调节电路的加入，将使IR2161的短路关闭保护电路失效为解决这个问 题，加入了由VS1、G5、D7和R3组成的短路保护电路在短路情况下，晶闸管VS1导通，将 IR2161的VCC脚上的电压拉低到欠电压锁定门限电平(10. 2V)以下，IC则关闭2.3调光电子变压器电路图5所示为调光电子变压器电路其中，IC2为低成本开路集电极或漏极输出双比较器由 于IC2的加入需汲取电源电流，故IC1脚VCC外部电阻凤应由270 kQ (3W)降低到56 kQ未经 滤波的全桥整流输出电压通过R3和R4分压输入到IC2-1的同相端，IC2-1输出端电容CT上的 电压为与AC线路电压半周期同步的锯齿波信号该信号输入到IC2-2的同相端，IC2-2的另一 个输入为电位器RP1分压的DC电压IC2-2的输出为占空因数变化的矩形波当IC2-2输出高 电平时，通过D6将IC1脚VS上的电压上拉到短路保护电平以上，使IR2161关闭，变压器次级 对灯不再施加电压。

这种调光方案为后沿模式相位切断调光通过调节RP1，可使卤素灯灯光 从零到最大输出(即从0%到100%)变化，并且消除了灯闪烁图6所示为DC总线电压和灯电 压波形与荧光灯调光电子镇流器一样，卤素灯调光电子变压器同样可根据IEC929数字可寻址照 明接口 (DALI)总线通信协议，利用微控制器实现全数字调光，并且可利用同一个从属控制系 统，控制多个电子变压器图6 DC总线电压和灯电压波形3结语基于智能控制器IR2161的低压照明电子变压器，仅需用较少量的元器件，则可以实现短 路保护、过载保护、开路保护和过热保护及调光功能。