摘要: 本文簡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前沿，但仍在繼續發展中，而且作為綠色照明產品已得到國家的認可與推薦。為充分發揮 CFL 節能可靠的特點，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電路和兩個 MOSFET 管，不超過芯片最高溫度限制時，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，且可延長燈管壽命至2萬小時，性價比極好，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要介紹。
二，UBA2024P的特性
恩智浦半導體的 UBA2024P 是一款專為以半橋功率變換組態驅動緊湊型熒光燈設計，采用 EZ-HV SOI 工藝制作的 550V 高壓單片集成電路，其內部結構如圖 1。
由圖可知，UBA2024P以內部軟啟動、，可調振蕩器、驅動半橋的高壓電平位移與內置的高、低端驅動電路作其功能特征，且為保證50% 占空比的準確，振蕩器信號在送入輸出驅動前先通過二等分電路。下圖為UBA2024P 的封裝和管腳定義：
外接電壓源通過 HV 管腳對 UBA2024 加電，器件即產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 HV 管腳上高壓的增加，IC 進入啟動狀態。此時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”。啟動狀態定義為 VDD = VDD(start) 。
一旦 VDD = VDD(start) 啟動狀態便宣告結束，器件進入掃描模式，此時 VDD > VDD(start)。SW 管腳上的電容由 Isweep 充電，半橋電路開始振蕩。不過，只要 VDD < VDD(stop) 電路將重新進入啟動狀態。
UBA2024 高端驅動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，高端晶體管便即關閉。
UBA2024 的內部振蕩系以 555 定時器功能為基礎的振蕩。接入外部電阻 ROSC 和電容 COSC 后可構成自激振蕩，振蕩頻率由 ROSC 和 COSC 確定。為實現精確的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生改變（如圖 3）。
半橋電路的頻率設計公式是：
進入掃描模式后，振蕩器按 2.5 倍半橋電路的標稱頻率開始向下掃描至半橋電路的標稱頻率 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常可點燃燈管的高壓。
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)。在掃描時間內，將有電流流經燈電極作為燈絲預熱。燈絲預熱是因為節能燈冷啟動其固有的輝光時間會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諧振曲線與控制特性。為使輝光狀態盡可能短，則需通過特定的控制在輝光期間向燈提供最大功率。
需要說明強調的是，為防止高、低端驅動 MOSFET 發生互導通，器件特別設計了內部固定的非重疊時間，從而杜絕了高、低端驅動 MOSFET 因導通時間發生重疊造成的故障。
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/(KoscRoscCosc) 選擇在 40~50KHz 之間。最高頻率 Fmax=2.5Fmin，諧振頻率 Fres 介于 1.6Fou 與 1.8Fout 之間，即 1.6Fout<Fres<1.8Fout 。為確保諧振電感在觸發點火時不飽和，Csw的范圍從 33nF 到 330nF，Cdv 取 220pF，燈電流>150mA；Cdv 取100pF ，燈電流<150mA。
三，結論
由于 UBA2024P 集成度很高，且特性優異，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。
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