电子镇流器变频分析及SPIC中自保护的实现

摘要

高频电子镇流器作为一种重要的节能产品,越来越受到各国的普遍重视.国际上已经出现用灵巧功率集成电路(Smart Power Integrated Circuit,缩写SPIC)做荧光灯镇流器产品,例如IR公司的IR215X系列等,利用SPIC的优点之一是可靠性高,但国外的SPIC成本很高,成为制约其发展的瓶颈.我们采用陈星弼教授的专利,不采用介质隔离或pn结隔离的方法(即不采用国外BCD技术方法)而用普通CMOS或BiCMOC工艺将高压(功率)器件与低压CMOS电路或BiCMOS电路做在一块芯片上的方法,将使SPIC成本大大下降.该文就第三代软启动式电子镇流器进行了深入的研究,所谓软启动即是获得一个逐渐增大的电流对灯丝进行预热,免除电流对灯丝的冲击,延长灯管的使用寿命.该文主要工作有:一、对变频式电子镇流器的软激励特性和预热启动特性进行了详细的分析,使读者对变频式电子镇流器的工作原理有深入的理解,并且给出了输出LCR回路的参数设计方法;二、设计了用于电子镇流器SPIC的保护电路并对异常状态保护进行了分析,在保护电路设计中重点介绍了分段过流保护电路,即可针对电子镇流器不同阶段进行保护的措施,还有过温保护,以及低压电源的过压、欠压保护等,使其工作可靠性大大提高;三、给出6V低压电源的几种设计方案,分别作了详细分析;四、在研究过程中,提出了一种价格便宜、性能良好的电子镇流器用CMOS方波发生器电路,该电路完成了荧光灯在预热、启动及正常发光各阶段的频率要求,并且也可推广到其它需要电源频率随时间变化的场合.最后,对整个低压电路进行了版图设计、验证,并在无锡58所流片.对测试结果进行分析,总结了经验.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1电力电子技术简介

1.2 SPIC研究现状与发展

1.3电子镇流器的发展

1.4本文主要研究工作

第二章电子镇流器的输出LCR回路分析和设计

2.1电子镇流器概述

2.2变频电子镇流器的设计思想

2.3频率点及输出回路参数的设定

2.4 软启动式电子镇流器的工作原理

2.4.1电子镇流器的电气技术参数

2.4.2电路总体结构分析

2.5荧光灯镇流器LCR回路动态响应分析

第三章电子镇流器SPIC中的自保护及异常状态保护的实现

3.1保护电路工作原理

3.2保护电路中子电路的分析与设计

3.2.1双极能隙基准源

3.2.2 PMOS比较器

3.2.3 RS触发器

3.2.4施密特触发器

3.3各种保护电路及异常状态保护电路的实现

3.3.1过流保护

3.3.2欠压保护

3.3.3过温保护

3.4关于“镇流器处于异常状态1小时后仍能正常工作”的分析

3.4.1灯开路

3.4.2灯不启动

3.4.3耐电源中瞬时过电压性能

3.4.4关于300伏直流电源的过压和欠压保护的必要性

3.5本章小节

第四章低压电源的设计

4.1 IR公司的12伏低压电源的设计

4.2 6伏低压电源的设计

4.3改进后的低压电源

4.4本章小节

第五章振荡电路实现方法的研究

5.1举例分析振荡电路的实现

5.2振荡电路的改进

5.2.1电路的理论分析与实现

5.2.2该电路在电子镇流器中的应用

5.3振荡电路的再改进

5.4本章小节

第六章 版图设计验证与测试结果分析

6.1版图设计规则的制定

6.2.栅输入保护的设计

6.3.版图验证

6.4.测试结果分析

第七章结论

参考文献

致谢

附录

附录1 MATLAB模拟结果

附录2 CADENCE器件模型