镇流器控制卡

1.一种电子镇流器，包括：
母板，具有外部元件；和
子板，具有控制元件以及多个功率开关器件和用于控制所述功率开关器 件操作的控制集成电路，所述控制元件能够由所述外部元件编程，以提供直 流总线电压电平、预热时间、预热频率、点火斜坡特征和运行模式操作频率 的至少其中之一的可变设定，
其中所述子板垂直安装在所述母板上并与所述母板电连接。
2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述子板包括用于 与所述母板电连接的边缘连接器。

1.发明领域\n本发明涉及一种镇流器控制卡，尤其涉及一种配置在可垂直安装在母板 上的通槽波焊子卡(wave solderable daughter card)上的镇流器控制电路。\n2.相关技术描述\n用于控制荧光灯或高强度放电(HID)灯的电子镇流器通常需要用于预 热灯丝、触发(striking)灯泡、使灯泡达到给定功率、检测灯泡的故障状况 以及安全地关闭电路的电子电路。\n用于气体放电电路的电子镇流器已经广泛使用，这是因为提供了可以替 代先前使用的功率双极型开关器件的功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)开关器件和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。已经设计了大量的 集成电路(IC)用于驱动电子镇流器中的功率MOSFET和IGBT的栅极。这 些集成电路的例子包括国际整流器公司(International Rectifier Corporation) 销售的IR2155、IR2157和IR21571型产品以及第5,545,955和6,211,623号 美国专利中所公开的内容，这些公开被整体并入本文以用作参考。\n发明内容\n本发明提供了一种完全集成的、全保护的600V镇流器控制卡，其设计 用于所有类型的荧光灯。所述镇流器控制卡包括升压型功率因数校正(PFC) 控制器以及用于控制整个有效功率因数电子镇流器的半桥式镇流器控制器。\n本发明的镇流器控制卡结合了在2001年10月19日提交的序列号为 09/981,753的美国专利申请中公开的带有功率因子校正的镇流器控制IC(其 整体公开内容被合并到本文中以用作参考)，并且包括与该IC集成在一起的 两个功率FET、PFC场效应晶体管和相关的无源部件。\n根据本发明，包括控制IC和FET的镇流器控制电路设置在通槽波焊子 卡上。该子卡垂直安装在母板上。在制造期间，在穿过母板形成的槽周围的 焊点(pad)与波焊室中的垂直子卡上的焊点焊接在一起。\n本发明的镇流器控制卡大大简化了镇流器设计并显著地减少了镇流器 部件的数量。诸如DC总线电压电平、预热时间和频率、点火斜坡(ignition ramp)属性以及运行模式操作频率的外部可编程特征为镇流器的设计师提供 了极大的灵活度。\n在本设计中包括了综合保护特性，例如对灯触发故障的防护、灯丝故障、 不对称的灯电压(寿命终止)、低的AC线路状况、热过载和一般操作期间 的灯故障以及自动重启功能。\n本发明的镇流器控制卡具有如下特征：\n-完全集成的镇流器控制卡。\n-临界传导模式升压型PFC\n-半桥镇流器输出\n-电荷泵电源(Charge Pump Supply)输入\n-可编程的预热时间和频率\n-可编程的点火斜坡(ignition Ramp)\n-可编程的过流(Over-Current)\n-内部故障计数器\n-不对称灯电压保护\n-灯丝感测与保护\n-电容模式保护\n-节电(brown-out)保护\n-动态重启\n-用于灯更换的自动重启\n-热过载保护\n-内部15.6V齐纳箝位二极管导通VCC\n-通槽波焊卡封装\n在下面结合附图对本发明的说明中，本发明的其他特征和优点将变得更 加清楚。\n附图的简要说明\n图1是本发明的镇流器控制卡的典型应用图；\n图2示出了图1所示的镇流器控制卡的顶部轨迹层；\n图3示出了用于图1所示的镇流器控制卡的顶部焊接掩模；\n图4示出了图1所示的镇流器控制卡的顶部丝网印刷层；\n图5示出了图1所示的镇流器控制卡的底部轨迹层；\n图6示出了用于图1所示的镇流器控制卡的底部焊接掩模；\n图7示出了图1所示镇流器控制卡的接合线；\n图8示出了用于本发明的镇流器母板的底部铜层；\n图9示出了用于本发明的镇流器母板的顶部丝网印刷层；\n图10示出了用于本发明的镇流器母板的底部丝网印刷层；\n图11示出了用于本发明的镇流器母板的底部焊接掩模；\n图12是根据本发明的镇流器控制卡电路的示意图。\n本发明实施方案的详细描述\n参照图1，其中示意性地示出了本发明的镇流器控制卡2的典型连接图。 该镇流器驱动荧光灯4。在安装于电路板8上的内部镇流器控制电路部件(将 在下面进一步描述)上提供有盖6。该卡通常为37.05mm×14.5mm大小。 该卡的厚度约为25密耳(mil)。\n通过将外部部件连接到在镇流器控制卡的边缘上配置的连接焊点(pad) 上，可以实现镇流控制器的可编程特性，如DC总线电压电平、预热时间和 频率、点火斜斜坡(ignition ramp)属性以及运行模式操作频率。连接焊点 列表如下：\n+                     整流AC线路输入\nBD                    升压FET漏极\nZX                    零交叉、PFC电感\nBS                    升压FET源极\nVBUS                 直流总线电压电平编程电阻\nOC                   过流(SC+)阈值编程\nRUN                  运行频率电阻\nRT                   振荡器定时电阻\nRPH                  预热频率电阻和点火斜坡电容\nCPH                  预热定时电容\nVDC                  AC线路开启电压编程电阻\nCOM2                 可编程元件地\nVCC                  逻辑和低端栅极驱动电源\nHSD                  高端FET漏极\nVS                   半桥输出\nCP                   电荷泵输入\nLS                   低端FET源极和电流感测输入\nCOM1                 IC功率和信号地\nSD                   关机输入\n图1中示意性地示出了典型的外部元件。如下面所进一步描述的那样， 外部部件优选地安装在容纳了镇流器控制子卡的母板上。\n镇流器控制器接收来自正极整流AC线路输入的电源，该电源通过变压 器10加载给PFC电路和主控制电路。电阻12允许DC总线电压电平的外部 编程。使用电阻14建立过流阀值。电阻16建立了运行模式频率。利用电阻 18和电容20对预热定时进行编程。电容器22对点火斜坡(ignition ramp) 进行编程。\n参照图2到图7，其中示出了镇流器控制卡的机械结构布局。图2示出 了顶层轨迹(trace)，图3示出了顶部焊接掩模(solder mask)，图4示出了 顶部丝网印刷(silk screen)层。图5示出了底部轨迹层。图6示出了底部焊 接掩模。图7示出了接合线(bond wire)。\n图8到图11是根据本发明的母镇流器板40的机械制图。母板40包括 通槽42，其容纳了镇流器卡2的连接边缘。图8示出了母板40上的底部铜 层(bottom copper layer)。图9示出了表明元件布局的顶部丝网印刷层(top silk screen layer)，图10则示出了底部丝网印刷层。图11示出了用于母板40 的底部焊接掩模(bottom solder mask)。\n参照图12，其中示出了用于本发明的镇流器控制卡的内部和外部电路的 示意图。其元件标记与其它附图(尤其是其中示出了子卡元件布局的图4和 图7)中的元件标记相对应。注意，在图12中标为RVBUS 1-3的电阻与图 4中的电阻RBUS 1-3相对应。而且，图4中的CCOMP1和2与图12中的 CCOMP是等同的。类似地，虽然图12示出了两个自举电容器CVCC1和2， 然而图4包括了一个附加的电容器CVCC3。图12中标出的电容CBOOT和 电阻R7分别与图4的布局图中的电容CBS和电阻RLIM1相对应。\n镇流器控制器在IC50的周围建立。图中示出的是受让人国际整流器公 司的由IR2167 IC标识的产品。进一步实施的细节可以从国际整流器公司的 IR2167数据表中获得，并且可在2001年10月19日提交的序列号为 09/981,753的未决美国专利申请中获得，这两者被整体地并入本文中以用作 参考。\n镇流器控制卡将高端和低端驱动MOSFET52和54以及功率因数校正 MOSFET(MFPC)合并在单个的板上。\n尽管本发明是结合其特定实施例描述的，然而，对本领场的技术人员而 言，许多其他的变化、改进和应用将是显而易见的。因而，本发明优选地不 受本文的特定的公开的限制，而只受所附权利要求的限制。\n发明背景