自振蕩半橋驅動器IR215X的可變頻率驅動技術

發(fā)布時間:2007/9/10 0:00:00 訪問次數(shù):924

摘要：在功率電路應用中，常常要求開關頻率能連續(xù)變化。本文介紹了一種采用自振蕩半橋驅動器IR215X實現(xiàn)的頻率可變的驅動電路，并在高壓納燈電子鎮(zhèn)流器上得到了應用。

關鍵詞：IR215X 可變頻率自振蕩半橋驅動器

在電子鎮(zhèn)流器和功率電源電路中，常常要求開關頻率在一定范圍內連續(xù)變化；另一方面，也需要用數(shù)字信號控制選擇一個或幾個特別的驅動開關頻率。IR215X自振蕩驅動器和IR5XHXXX混合電路與傳的橋式電路驅動方法相比，有著明顯的優(yōu)勢。本文在討論集成振蕩器的工作原理的基礎上，介紹通過簡單的技術和廉價的外圍電路實現(xiàn)變頻驅動的方法。

1 用開關電容法實現(xiàn)頻率控制

我們知道通過改變IR215X的Ct有效電容可以實現(xiàn)頻率的改變。因此，我們可以通過一個NPN三極管，并通過在其上串聯(lián)或并聯(lián)兩個旁路電容的方法來實現(xiàn)頻率控制。

圖1是并聯(lián)開關法控制頻率的電路圖，圖中三極管Q1與輔助電容C2相連接。當Q1截止時，二極管D1隔斷，振蕩頻率升高；當Q1導通時，電路為C1提供充電電流，而二及管D1提供放電回路，此時C1與C2增加了Ct節(jié)點的有效電容，因而使開關頻率減小。

如將定時電容C1和C2串聯(lián)相接，即將C2的一端接至IR215X的COM地端，另一端接至二極管的集電極與C1的接點上，即構成了串聯(lián)開關法控制電路。

該電路的二極管D1和三極管Q1可出用一個N溝道的MOSFET管替代，因為MOSFET管中的續(xù)流二極管可出起到D1相同的作用，此時值得注意的是截止時輸出開關電容Cos，因為無續(xù)流時MOSFET管的輸出電容最大。

無論是串聯(lián)電容法還是并聯(lián)電容法，在選擇差別較大的頻率時，都非常有效。但在需要連續(xù)變化的頻率時，卻存在一定的局限性。連續(xù)頻率變化要三極管工作線性區(qū)，實際上振蕩頻率是增益開關門限的函數(shù)，三極管要進行嚴格篩選出保證電路的可重復性，但一般來說，這不是最佳方法，通過偏置電壓法實現(xiàn)頻率的連續(xù)變化也許更好。

在Q1進入線性區(qū)，頻率開始變化的時刻，會出現(xiàn)輸出占空比將暫時偏離正常值50%的現(xiàn)象。這是因為當C2開始工作或結束工作時，C1上的平均電壓必須補償C2上平均電壓的變化。而所需的電荷又僅可通過Rt的高低有效時間的不平衡來實現(xiàn)，因而占空比發(fā)生變化而偏移。一般而言，這種調整過程時間很短，而且C1和C2相等或處于同個數(shù)量級時，占空比偏移很小，時間只需幾個周期。若C1和C2相差較大，兩個電容中較大者的平均電壓恢復時間就較長，因而調整時間也較長。

在半橋驅動電路中，占空比的變化將改變PWM電路的輸出平均電壓，這將導致一個低頻信號瞬間疊加在高頻開關頻率上。從而改變電子鎮(zhèn)流器中串聯(lián)諧振LC回路的工作電壓。因此，應用諧振回路時，必須仔細選擇參數(shù)，使之工作于線性區(qū)。

2 偏置電壓法控制頻率連續(xù)變化

引入一個可編程的外部電壓信號，可使功率電路的振蕩頻率在基本區(qū)間內連續(xù)變化。下面具體介紹其工作原理。

在圖2中，電容C1與方波信號發(fā)生器的輸出相連，信號發(fā)生器的輸出Va與IR215x的Rt端的相位和頻率同步，在正向峰值為V1、負向峰值為V2時，偏置電壓Vos為Va的峰-峰值，其值等于V1與V2的和，波形如圖3所示。