１. IR2161的主要特点
ＩＲ２１６１是国际整流器公司（ＩＲ）专为电子变压器而设计的智能控制集成电路。该器件能驱动低压卤素灯。ＩＲ２１６１把所需功能全部集于单一的８引脚ＤＩＰ或ＳＯＩＣ封装内，从而可有效减少元件数量、简化电路并增强可靠性。
ＩＲ２１６１能适应不断变化的电压、频率及灯管状态，这一特点有助于设计时引入高度可靠的卤素变压器，同时可简化设计和制造过程。该款紧凑的８引脚器件配备ＩＲ的强化高压集成电路技术，同时揉合了６００Ｖ半桥驱动器、先进的过载及短路保护电路以及高温关闭和自适应控制技术，可成为除传统的基于自谐振、双极晶体管半桥电路方案以外的另一可靠选择。此外，ＩＲ２１６１内含以双向晶闸管为基础的标准移相调光器，因而能支持外部调光。相比其它采用分立元件的同类电路，ＩＲ２１６１能节省两成组件。自适应死区时间控制也是ＩＲ２１６１的关键性能，可通过持续软开关来增强变压器的可靠性。ＩＲ２１６１以ＩＲ的高压结间隔离ＨＶＪＩ 集成电路技术为基础。这项专利技术把高压电路从低压电路中分隔出来，将高侧及低侧驱动功能融合于紧凑的单芯片内，从而控制多种开关转换器的拓扑。由于卤素照明需配合高、低压电路才能运作，因此，基于ＩＲ ＨＶＪＩ技术的器件特别适合该种应用。
ＩＲ２１６１的其它特点包括：２５０／４００ｍＡ的输出驱动容量、１５．６Ｖ齐纳二极管钳位Ｖｃｃ、低于３００μＡ的微功率起动和３０ｋＨｚ～１２５ｋＨｚ的内置振荡器等。
２ 引脚功能
图１所示是ＺＲ２１６１的引脚排列ＩＲ２１６１的引脚功能如表１所列。
表1 IR2161的引脚功能
序 号 符 号 功 能 描 述
1 VCC 低侧逻辑和驱动电路的电源电压
2 COM 集成电路的功率地端和信号地端
3 CSD 关断时间控制和补偿电容
4 CS 电流感应输入端
5 LO 低侧栅驱动输出
6 VS 高侧浮动电源的返回端
7 HO 高侧栅驱动输出
8 VB 高侧栅驱动浮空电源
序 号 符 号 功 能 描 述
1 VCC 低侧逻辑和驱动电路的电源电压
2 COM 集成电路的功率地端和信号地端
3 CSD 关断时间控制和补偿电容
4 CS 电流感应输入端
5 LO 低侧栅驱动输出
6 VS 高侧浮动电源的返回端
7 HO 高侧栅驱动输出
8 VB 高侧栅驱动浮空电源
３ IR2161构成的电子变压器
图２所示是来用ＩＲ２１６１构成的电子变压器电路。当电路开始有效工作后，电路通过电阻ＲＳ上的电流减去被ＩＲ２１６１吸收的启动电流来给电容ＣＶＣＣ充电。电阻大小的选取原则是保证它能从直流总线电压获取足够的电流以使ＩＲ２１６１正常工作。由于电路只能在半个周期中给ＣＶＣＣ充电，因此选取ＣＶＣＣ时，必须保证ＶＣＣ在另一半周期中高于欠压封锁阈值，否则会影响整个电路的正常工作。如果仅仅通过ＲＳ给内部电路供电，那么ＲＳ的值不能过大，否则就不能提供芯片内部所需的电流，同时还要消耗１Ｗ～２Ｗ的功耗。通过电荷泵电路可以解决这个问题，图中由ＤＣＰ１和ＤＣＰ２组成了一个电荷泵电路，该电路和ＣＳＮＵＢ进行连接可以给ＶＣＣ提供内部电路所需的电荷，由于ＲＳ只在启动时候起作用，因此，ＲＳ的值可适当地取大一点，而不会影响电路的功耗。
由于１６Ｖ齐纳二极管ＶＺ的功耗高达１．３Ｗ，因此，图２电路中将其外接，以减小芯片的内部功耗。这样，在有大电流出现时，ＶＺ可以对多余电流进行旁路，以减小对ＩＲ２１６１的危害。电路中双向晶闸管上的一个强电压变化会形成一个大电流，当它流过电阻ＲＤ和电容ＣＤ时可立即将电容ＣＶＣＣ充电到最大值。一旦ＶＣＣ超过它的启动阈值，ＨＯ和ＬＯ将开始振荡，从而使ＩＲ２１６１开始正常工作。电路中ＲＳ、ＲＤ和ＣＤ的选择应保证镇流器正常工作时能够提供足够的电流。自举二极管ＤＢ和电容ＣＢ的作用是给高侧功率管提供电源电压。为了保证在第一个脉冲到达ＨＯ之前，高侧电源电压已经超过欠压阈值，输出驱动的第一个脉冲应该送入ＬＯ端。在ＬＯ经过数次振荡以后，如果ＶＢ－ＶＳ超过欠压阈值，高侧驱动器将开始工作。在欠压封锁模式下，高低侧驱动输出ＨＯ和ＬＯ都为低电平。
由于１６Ｖ齐纳二极管ＶＺ的功耗高达１．３Ｗ，因此，图２电路中将其外接，以减小芯片的内部功耗。这样，在有大电流出现时，ＶＺ可以对多余电流进行旁路，以减小对ＩＲ２１６１的危害。电路中双向晶闸管上的一个强电压变化会形成一个大电流，当它流过电阻ＲＤ和电容ＣＤ时可立即将电容ＣＶＣＣ充电到最大值。一旦ＶＣＣ超过它的启动阈值，ＨＯ和ＬＯ将开始振荡，从而使ＩＲ２１６１开始正常工作。电路中ＲＳ、ＲＤ和ＣＤ的选择应保证镇流器正常工作时能够提供足够的电流。自举二极管ＤＢ和电容ＣＢ的作用是给高侧功率管提供电源电压。为了保证在第一个脉冲到达ＨＯ之前，高侧电源电压已经超过欠压阈值，输出驱动的第一个脉冲应该送入ＬＯ端。在ＬＯ经过数次振荡以后，如果ＶＢ－ＶＳ超过欠压阈值，高侧驱动器将开始工作。在欠压封锁模式下，高低侧驱动输出ＨＯ和ＬＯ都为低电平。
４ 自适应死区时间
自适应死区时间控制是ＩＲ２１６１的关键性能，可通过持续软开关来增强变压器的可靠性。ＩＲ２１６１配备有一个动态死区时间电路，当半桥结构中的直流母线电压降到０Ｖ转换点时，该电路的监测功能电路会调高低侧驱动器（ＬＯ输出）。当ＬＯ变低时，其内置取样和保持具有大致相同的延迟，因而可在ＬＯ转低后把高侧驱动器（ＨＯ输出）调高。自适应死区时间控制可按振荡器周期作出反应，并可在需要时调节死区时间。
设计者时无需考虑功率管的寄生电容或者输出变压器的漏磁。为了满足电子变压器功率管寄生电容和输出变压器漏磁的需要，整个系统的最小死区时间设置为３００ｎｓ。
在该电路的初级变压器上加一个缓冲电容可以提高转换速率。但是如果缓冲电容过大，又会阻止ＶＳ电压向反方向变化，从而使死区时间控制失效。ＩＲ２１６１的缺省死区时间为１．２μｓ～１．４μｓ。缓冲电容的典型值为几百ｐＦ。 |
