摘要: 本文简要介绍恩智浦半导体（NXP Semiconductors）集成控制器件 UBA2024P 及其在紧凑型荧光灯系统中的应用。

Abstract: the integrated controller UBA2024P of NXP Semiconductors and its Application to CFL lamps is described briefly

　　一，引言

　　紧凑型荧光灯（CFL）与人们企求的理想 LED新光源比较，尽管已不再处于技术前沿，但仍在继续发展中，而且作为绿色照明产品已得到国家的认可与推荐。为充分发挥 CFL 节能可靠的特点，恩智浦半导体（NXP Semiconductors）推出了采用 EZ-HV SOI 工艺流程制作的 550V 集成控制芯片 UBA2024P，内部集成了半桥驱动电路和两个 MOSFET 管，不超过芯片最高温度限制时，输出电流可高达 220mA，输出功率可从 3w 直到 15w 左右。由于集成度很高，只需少量外接元件就可构成高效，高可靠的节能灯控制系统，且可延长灯管寿命至2万小时，性价比极好，非常适合紧凑型荧光灯系统中的应用。本文将对UBA2024P及其在紧凑型荧光灯系统中的应用作简要介绍。

　　二，UBA2024P的特性

　　恩智浦半导体的 UBA2024P 是一款专为以半桥功率变换组态驱动紧凑型荧光灯设计，采用 EZ-HV SOI 工艺制作的 550V 高压单片集成电路，其内部结构如图 1。

　　由图可知，UBA2024P以内部软启动、，可调振荡器、驱动半桥的高压电平位移与内置的高、低端驱动电路作其功能特征，且为保证50% 占空比的准确，振荡器信号在送入输出驱动前先通过二等分电路。下图为UBA2024P 的封装和管脚定义：

外接电压源通过 HV 管脚对 UBA2024 加电，器件即产生自有的用于内部电路系统的低压电源，故 UBA2024 不再需要外部的低压电源。随着 HV 管脚上高压的增加，IC 进入启动状态。此时高端功率晶体管并未导通，但低端的功率晶体管切换导通，内部电路重置，自举管脚 FS 和低压电源管脚 VDD 充电，管脚RC 和 SW 切换至“地”。启动状态定义为 VDD = VDD(start) 。

　　一旦 VDD = VDD(start) 启动状态便宣告结束，器件进入扫描模式，此时 VDD > VDD(start)。SW 管脚上的电容由 I_sweep 充电，半桥电路开始振荡。不过，只要 VDD < VDD(stop) 电路将重新进入启动状态。

　　UBA2024 高端驱动器中还组合有直流重启电路，当 FS 管脚的电压低于高端锁定电压 VFS(lock) 时，高端晶体管便即关闭。

　　UBA2024 的内部振荡系以 555 定时器功能为基础的振荡。接入外部电阻 R_OSC 和电容 C_OSC 后可构成自激振荡，振荡频率由 R_OSC 和 C_OSC 确定。为实现精确的50%占空比，器件采用了内部二等分电路，由此使半桥电路的频率恰为振荡器频率的一半。半桥电路的输出电压将在 RC 管脚处信号的下降沿发生改变（如图 3）。
半桥电路的频率设计公式是：

　　进入扫描模式后，振荡器按 2.5 倍半桥电路的标称频率开始向下扫描至半桥电路的标称频率  fB（ 如图 4）。在频率连续减低期间，电路向负载谐振频率趋近，从而在负载两端引起通常可点燃灯管的高压。

　　由图 4 可知 RC 振荡器的幅度等于 VRC(h) 和 USW 的最小值加上0.4 x VRC(h)。在扫描时间内，将有电流流经灯电极作为灯丝预热。灯丝预热是因为节能灯冷启动其固有的辉光时间会缩短灯电极的切换寿命之故。图 5  为紧凑型荧光灯典型的LC谐振曲线与控制特性。为使辉光状态尽可能短，则需通过特定的控制在辉光期间向灯提供最大功率。

需要说明强调的是，为防止高、低端驱动 MOSFET 发生互导通，器件特别设计了内部固定的非重叠时间，从而杜绝了高、低端驱动 MOSFET 因导通时间发生重叠造成的故障。

　　三，UBA2024P的应用

　　图 6 为 UBA2024P 的典型应用电路。

　　电路具体指标为

　　输出最大功率约:15W，输出电流（高、低端晶体管的饱和漏电流）= 900mA，

　　输出频率 Fout= 1/(K_oscR_oscC_osc)  选择在 40~50KHz 之间。最高频率 F_max=2.5F_min，谐振频率 F_res  介于 1.6F_ou 与 1.8F_out 之间，即 1.6F_out<F_res<1.8F_out 。为确保谐振电感在触发点火时不饱和，C_sw的范围从 33nF 到 330nF，C_dv 取 220pF，灯电流>150mA；Cdv 取100pF ，灯电流<150mA。

　　三，结论

　　由于 UBA2024P 集成度很高，且特性优异，只需少量外接元件，就可构成图 7 所示高效率，高可靠的节能灯控制系统。