引言

VK06TL采用SO-16封装。其特别之处是，它用8个引出脚接到功率晶体管的集电极，以便增大电流和功率的额定值。当器件安装在标准的单面FR-4电路板上，焊盘面积为50mm2时，这种特殊的外壳可以让器件的集电极电流有效值维持在0.5A。

技术简介

VK06TL是用意法半导体的 VIPower M3-3 智能大功率技术制造的。利用这项技术，可以把控制级和功率级集成在同一块芯片上。

大功率级是一个"发射极开关"。"发射极开关"是用一只高电压的达灵顿晶体管与一只低电压MOSFET串接起来的电路。因此，它具备双极晶体管的低压降及关断状态时高击穿电压的优点，也有MOSFET切换速度高的长处。

在关断期间，双极晶体管级处在共基状态，基极电流为负，它把存储在双极晶体管基区上的电荷移走，这个基极电流基本上是集电极电流。正因为如此，用"发射极开关"电路可以达到的频率很高 （大约为200kHz）。

由于这个原因，两级的级联方案可以做到的切换性能很好，远优于双极晶体管，与一只MOSFET的切换性能相当。因此，这种器件基本不存在电荷储存问题。

M3-3技术的控制部分是用BCD (Bipolar-Cmos-Dmos) 技术实现的。

VK06TL的方块图

图2是VK06TL的原理图。这个器件有七个引脚用于控制和接到电源，其它的引脚是作为源极及集电极的引出端。 下面详细介绍用于控制的引脚。

Vdd 引出脚

该器件由Vdd引出脚供给电源，上面接一只电容器。在工作开始时，该电容器通过一个RC网络充电。参看图3，选择RC网络的时间常数RC的数值，以确保主电源电压最低时的供电电压为5V。由于功率级是发射极切换的电路，利用一只内部的二极管，有可能在关断期间回收存储在双极晶体管基区的电荷。因此 由于回收储存的电荷，Vdd 供电电容器处于充电状态。在Vdd供电容器上的电压在内部箝制在7V。

Diac引出脚

Diac引出脚有两个作用：第一是启动振荡；第二是将预热定时器复位。
1) 振荡的启动。

当diac引出脚上的电压达到30V时，低压端器件切换为导通状态。接着，diac电容器上的电压通过一只内部的二极管（接在该引出脚与器件的集电极之间）维持为低电压。

2) 预热定时器的复位。

为了确保荧光灯在预热之后才启动，每当diac引出脚上的电压达到18V时，预热定时器电容器便开始放电。

Sec 引出脚

当sec引出脚上的电压达到2.2V时，内部的施密特触发器把器件切换为导通状态；当sec引出脚上电压下降到0.8V时，便把器件切换到关断状态。

Cap 1 Cap 2及 Cappreh引出脚

通过Cap 1和Cap 2引出脚上的电容器，可以设定预热频率和稳态频率。内部的电流产生器 (I≈350 A)对这些电容器充电；当这两个引出脚上的电压达到内部的一个固定的阈值时，功率级切换为关断(见图 4)。
在启动过程中，只有Cap1引出脚是接上的，用来固定预热频率。这个状态一直维持到Cappreh引出脚上的电压低于4.2V。当Cappreh引出脚上的电压低于4.2V时，通过一只内部的开关把引出脚Cap2与引出脚Cap1并联起来，迫使器件工作在稳态频率。每当diac引出脚上的电压达到18V时，通过一只在内部的比较器对Cappreh引出脚放电，于是预热定时器便复位。

CapEOL 引出脚

当荧光灯使用到最后阶段时，镇流器也许会让荧光灯继续工作，引起基极材料过热，并且产生烟雾，在荧光灯管的阴极上产生很高的电压。但是，更换荧光管的操作人员要冒着危险去更换荧光灯管。所以，在荧光灯管镇流器上总是具备EOL (End Of Life) 保护功能的。

在VK06TL中，把一只外接电容器接到CapEOL引出脚上，从而实现EOL保护。 在图5是EOL保护电路的详细电路图。

在器件中的电阻器Rsense检测出电路中的最大峰值电流。当Rsense上的电压超过 0.1 V (I≈1.8A时，内部的一只比较器将T1关断，并对CapEOL进行充电。当CapEOL引出脚上的电压达到4.2V时，把电源切断，同时diac引出脚接到地，于是避免电路重新启动。与此同时，启动一只电流产生器 (T2 关断) 维持充电了的电容器电压，于是器件处于栓锁状态。

在芯片上有一个热保护电路。当半导体结的温度超过150 C时，它把器件切换为关断状态。热保护电路是通过EOL网络起作用的 (见图 5)。

VK06TL的应用简介

图6是演示板的电路图，其中使用一只58W的荧光灯。

下面介绍演示板上各个部份电路的工作原理，实际应用的结果，以及有关的波形。

Vdd 部份电路

参看图6， Vdd电源电路是用R1-C1及R5-C5实现的。在启动时，通过R1和R5分别对C1和C5 充电，为器件提供静态工作电流。因此，在电容器C1和C5上的电源电压达到最低数值。

R1是通过灯管的阴极接到直流电线上，以便在更换荧光灯后，实现电路的自动启动。

Diac 部份电路

diac信号以不同方式送到高压端和低压端器件。 在高压端器件中，只有执行复位的功能。下面为高压端和低压端器件的工作过程。

低压端器件：在启动时C2 是通过R2充电的。当diac引出脚上的电压达到30V时，低压端器件切换为导通状态，振荡便开始。在几个周期之后，里面有一只二极管保持将C2的电压接地（图7）。时间常数R2C2的数值必须这样选择：当Vdd引出脚上的电压高于5V（主电源的最低电压）时，可以让电容器C2上的电压达到高于30V。

高压端器件：相对于低压端diac电路，有一只20V的齐纳二极管，以防止diac触发它们同时导通。时间常数R6C6的数值必须让电容器C6的电压达到20V，然后才开始振荡，以确保预热定时器复位（图8）。

Sec部份

通过扼流圈上的两个副边绕组（它们接到sec引出脚上），有可能将器件切换为导通或者关断。当sec引出脚上的电压超过2.2V时，器件切换为导通状态；当sec引出脚上的电压降低到低于0.8V时，切换到关断状态。中间滤波器（R3-C3、 R4-C4）是为了保证正确的工作状态（在导通时，sec引出脚上的电压总是高于 0.8 V ），这个滤波器的作用也是为了避免工作在硬切换的状态，并将导通状态阈值推迟。必须在dv/dt成为负的，并且在续流时间结束之前达到导通阈值。

Cap1 、Cap2和Cappreh部份

从引出脚Cap1，通过外接电容器，可以在预热阶段设定频率。两只器件都用同样的数值，这样系统将工作在占空比为50%。选择T1 = 0.8mH、C16 = 8.2nF、 C7 = C9 = 820 pF，那么预热频率是53 kHz（见图11中的A点），在电压为直流300V时，峰值电流为1A（见图10）。
当Cappreh （C11 = C12）上的电压达到4.2 V （预热阶段结束）， C8、C10与C7、C9并联，为电路点燃荧光灯作好准备 。由于固定的谐振频率由C9//C10和C8//C9来决定，谐振频率高于稳态频率，两个副边线圈将推动器件工作在导通或者关断的状态，工作频率将按照谐振曲线移动（图11）。一旦电流流过C16，荧光灯便点燃，工作频率就变成稳态频率（见图11中点C）。

把C8 = C10 = 820 pF接到 Cap2引出脚时，稳态频率为37 kHz，器件的峰值电流为750 mA （在电压为直流400V时，图12）。在C11 = C12 = 4.7 ?F时，预热时间大约是1秒（图13）。

CapEOL和最大电流保护电路

为了完成EOL保护功能所需要的外部电路只是加在低压端电路。高压端EOL引出脚必须接到中点。电容器 C13把EOL保护时间固定住。取C13 = 470 nF，EOL保护时间大约是100 ms（预热阶段结束时，EOL保护功能便开始起作用）。
在荧光灯使用到最后阶段时，在电路中有很大的电流通过；如果必要，可以在外面接一个D1-D2- R7电路来限制这个大电流（图6）。在图14中是一个典型的EOL波形。请注意，在预热阶段之后，电流增大到 2.8 A，在100 ms之后，EOL保护电路让振荡停下来。

结论

在本文中介绍了意法半导体公司发明的推动荧光灯的一种解决方案，其中使用自激振荡半桥电路。

在单片系统方案中己经把控制电路、保护电路以功率级都集成在同一块硅片上。使用单片器件，提高了整个系统的可靠性，同时大多数用于荧光灯的有关电子电路的尺寸也都缩小了。