高功率因数、高功率电子镇流器操控器ML4831
摘要：ML4831是美国Micro Linear半导体公司出产的高集成度电子镇流器操控器。本文介绍这种电路的根本作业原理、特色及典型运用。
关键词：功率因数操控（PFC）；镇流器；过压维护（OVP）
1. 概述
ML4831是一种亮度可调的高功率因数、高功率电子镇流器操控器。它首要由功率因数操控器、振动器、预热关断时序、操控选通逻辑、输出驱动器及过压、过热维护等部分组成（参见图1）。重新发动和灯管再输出由外部时序操控，而且考虑到对不同灯管特性的归纳操控，镇流器操控设备可经过频率调制（FM）来调整灯管的功率，经过补偿编程调整灯管的功率，经过补偿编程来调整压控振动器（VCO）的作业频率。这些功用集成在一块芯片上，它能够在不同的场合下运用。
芯片的首要特色如下：
●功率因数校对和功率调理功用由一块集成电路完结。
●低失真，高功率，接连升压，均匀电流检测功率因数。
●快速发动或瞬时发动，发动时刻可调。
●灯管电流反应操控亮度。
●变频调光和发动。
●灯管平息情况下，可调再发动，以避免镇流器发热。
●内部超温关断维护替代了外部传感维护，保证了设备的安全。
●PFC中过压比较器能够消除因负载开路引起的失控。
●选用大幅度振动器和规范电流乘法器，进步了抗噪力。
2. 引脚功用
ML4831选用双列直插18引脚封装，引脚摆放如图2所示。各引脚功用阐明如下：
●EA OUT：PC差错放大器输出和校对端。
●IA OUT：PFC均匀电流互导放大器的输出和调整节点。
●I（SINE）：PFC电流乘法器输入。
●IA+：PFC均匀电流互导放大器同相输入和PFC逐周限流比较器峰值电流检测点。
●LAMP F.B：灯管起弧电流取样(或调理)差错放大器的反相输入端，也是亮度操控输入节点。
●LFB OUT：灯管电流差错跨导放大器输出。
●R(SET)：外接电阻，它设定振动器的最高频率Fmax和R(X)/C(x)充电电流。
●INTERRUPT：用于灯管的平息检测和再起动。当该脚的时刻距离后再起动。
●R(X)/C(X)：预热守时，亮度确定和中止。
●GND：地
●P GND：芯片功率接地端。
●OUT B：镇流器的MOSFET驱动输出端B。
●OUT A：镇流器的MOSFET驱动输出端A。
●PFC OUT：PFC MOSFET驱动输出端。
●VCC：芯片正电源。
●VREF：7.5V参阅电压缓冲输出端。
●EA_/OVP：PFC差错放大器反相输入和OVP比较器输入端。
3. 首要参数
●电源ICC：75mA
●输出电流。流入或流出13、14、15脚的直流电流：250mA
●3脚的乘法器输入I(SINE)：10mA
●引脚5、9、18输入电压：0.3VCC～-2V；
●引脚4输入电压：-3～+2V；
●引脚1、6最大过载电压：-0.3～+7.7V；
●引脚1、2、3最大过载电流：±20mA；
●引脚2最大过载电压：-0.3～+6V；
●作业温度规模：-65～+150℃
4. ML4831首要单元功用介绍
图1为ML4831的内部原理框图，其间几个首要单元的功用如下：
4.1 功率因数部分
ML4831中的功率因数批改电路选用均匀电流检测升压型功率因数操控电路。该电路的作业原理可参阅有关材料。
4.2 乘法器
ML4831的乘法器是一个线性电流输入的乘法器，是功率因数操控器的一个部分。它对大功率转化引起的搅扰有很强的按捺才能。输入正弦波电压经整流后的直流电压，经过降压电阻转化成电流，这样，很小的接地噪声在PWM(脉宽调制)比较器的基准上发生细小。乘法器的输出电压加在电流放大器正相输入端，构成电流差错放大器的基准。其傎按下式核算。
VMUL≈[I(SINE)×(VEA-1.1V)]/4.17mA
其间，I(SINE)为降压电阻上的电流；VEA为差错放大器的输出电压。乘法器的最高输出电压为1V。
4.3 均匀电流和输出电压的安稳
PFC操控部分的脉宽调制器(PWM)可按捺乘法器输出引起的正电压搅扰和接在4脚的电流取样电阻上的负电压搅扰和接在4脚的电流取样电阻上的负电压搅扰。逐周限流用于高速电流瞬变时，维护MOSFET。当管脚4的电压低于-1V时，脉宽调制器的周期停止。
4.4 过压维护(OVP)
过压维护(OVP)用于负载骤变(灯管损坏开路)时避免电源电路接受过高的电压。直流高压经分压后过压维护值。当18脚的电压高于2.75V时，PFC晶体管关断，而镇流器将持续作业。过压维护值有必要设置在既能使电源部分安全运转，又不能过低而影响升校对回路。
4.5 振动器
振动器操控原理如图3所示。振动器的振动频率规模由LFB(灯管反应)放大器输出(6脚)操控。当灯管电流减小时，6脚电压升高，操控信号增大，电容C(T)充电电流减小，然后使振动频率下降。因为镇流器输出网络衰减较高的频率，因而灯管功率进步。
4.6 欠压封闭和超温关断
集成电路(IC)内部包括一个并联调理，它能将电压VCC约束在13.5V(VCCZ)。IC需求很小的电源电流，这个电流首要由镇流变压器的辅佐组供应。当VCC低于VCCZ-0.7V时，IC的静态作业电流低于1.7mA，此刻输出关断。这儿，IC可由沟通市电整流后经过降压电阻直接供电。图4为欠压封闭及电源电流波形图。
为了下降成本，ML4831内含有一个温度传感器，当IC的结温高于12℃时，镇流器将停止作业。为使内部传感器安全替代外部传感器，有必要将IC设置在镇流器中的恰当方位，以保证精确地检测镇流器的温度。ML4831芯片的温度(Tj)可由下面的经历公式核算：
(Tj)=TA+PD×65℃/W
其间，TA为环境温度；PD为芯片的耗散功率。
4.7 起动、重新发动、预热和关断
选用ML4831后，日光灯发动不影响灯管寿数，而且在日光灯平息时镇流器发生的热量很小。
日光灯预热和中止守时器电路如图5。C(X)以电流IR(set)/4译电，然后经过R(X)放电。C(X)两头的初始电压为0.7V(VBE)，由0.7V上升到3.4V所需的时刻为灯丝预热时刻。在这段时刻内，振动器的充电电流(ICHG)为2.5V/R(set)。这将为灯丝预热发生一个高电流，但又不会发生使灯管起动的高压。
阴极灯丝预热今后，逆变器的频率下降到Fmin，并发生一个高电压来发动灯管。灯管发动后，两商电压不再下降。加到9脚的灯管反应电压上升到高于参阅电压Vref时，C(X)的充电电流中止而且逆变器封闭。此刻，C(X)经过R(X)放电，一直到C(X)两头电压下降到门限值1.2V时，逆变器又开端作业。用这种方法关断逆变器，能够避免逆变器发生过大的热量。
挑选较大阻值的R(X)能够使预热时刻满足长。在C(X)两头电压到达6.8V门限值曾经，LFB OUT关于振动器不起效果，所以，悉数功率加到灯管上。然后调理亮度，C(X)两头电压被箝位在7.5V。
各种状态下逆变器作业频率如右表所列。
5. 典型运用
图6是一个选用ML4831完成的高功率因数，高功率日光灯镇流器原理电路。输入沟通电压(120V)经整流后取得直流高压。经过开关管Q2、Q3和开关变压器T2B、C1、C2取得三组输出，可发动操控三路日光(荧光)灯，且亮度可调。由R16～R19，D10，D11、C16、C17构成整流取样电路，将灯管的反应信号及亮度操控电压送到芯片的5脚，经过操控13、14脚输出脉冲频率，以完成亮度调理及主动安稳操控。Q2、Q3替换导通，Q3起续流效果，然后进步电源功率。
由R1及D10、D11组成主回路电流取样电路，取样电流信号加到芯片4脚作为PFC输入信号。R12、R13及D19～D22组成过压维护取样电路，取样信号加到芯片18脚。经过15脚输出驱动Q1，以完成功率因数校对和过压维护。功率因数校对电路首要由Q1、L3、C7、D7组成。
附图6元件参数：
C1、13、33：0.22μF、50V、10%；
C2、3：3.3nF、125VAC、10%；
C4：0.33μF、250VAC；
C28：2.2nF、50V、10%；
C6：47μF、25V、10%；
C9：10nF、25V、10%；
C7：120μF、250V、20%；
C10、5：1.5nF、50V、2.5%；
C11、16：0.0047μF、50V、10%；
C12、20：220pF、2kV、10%；
C14：0.068μF、160V、5%；
C15：4.7μF、50V、20%；
C17：2.2nF、50V、2%；
C18：0.22μF、63V、10%；
C19：0.068μF、250V、5%；
C21：6.8nF、630V、5%；
C22：22nF、630V、5%；
C23：330pF、50V、10%；
C26：0.1μF、250V、5%；
C29：1μF、25V、10%；
C30：0.1μF、25V、10%；
C32：4.7nF、25V、10%；
R1：0.5Ω、5%、1W；
R2：36kΩ、1/2W、5%；
R3：33Ω、1/4W、5%；
R4：360kΩ、1/4W、5%；
R5：17.8kΩ、1/4W、1%；
R6：35.7kΩ、1/4；
R7：110kΩ、1/4W、1%；
R8：51.1kΩ、1/4W、1%；
R9：1.96kΩ 、1/4W、1%；
R10：681kΩ、1/4W、5%；
R12：5.49kΩ、1/4W、1%；
R16：100kΩ、1/4W、1%；
R17：412kΩ、1/4W、1%；
R28：100kΩ、1/4W、5%；
R19：9.09kΩ、1/4W、1%；
R21、22：22Ω、1/4W、1%；
R23：475kΩ、1/4W、1%；
R27：100Ω、1/4W；
R29：100kΩ；
R30：12kΩ、1/4W、5%；
R31：4.3kΩ、1/4W、1%；
D1-4：1A、600V；
D19-22：1A、600V、快速二极管；
D6：20V、5%、1W；
D7：3A、400V、快速二极管；
D10-13：0.1A、75V；
D15、18：0.1A、75V；
D16、17：1A、50V；
Q1-3：5.5A、400V；
T1：电感20mH，抽头1、4间150匝；抽头2、3间75匝。
T2A：电感3.87mH，抽头1、3间200匝，抽头5、6间200匝。
T2B：电感1.66mH，抽头1、2间200匝，抽头5、6间3匝，抽头7、8间3匝。
L3：电感1mH，抽头1、4间195匝。
T4：电感1.38mH，抽头1、3间190匝，抽头4、6间70匝。
L1、L2电感600μH，直流电阻0.45Ω。
F1：2A。
