AN10971_15 Datasheet, PDF (41/41 Pages) NXP Semiconductors – TL applications with NXP ballast controllers

NXP Semiconductors
AN10971
TL applications with NXP ballast controllers
14. Contents
1
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.5.1
4
4.1
4.1.1
4.1.2
4.2
4.3
4.3.1
5
5.1
5.2
5.3
9
5.4
5.4.1
5.4.2
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.7.1
7
7.1
7.1.1
7.1.2
7.1.3
8
8.1
8.2
8.2.1
8.2.2
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Lamp characteristics and half-bridge 
principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Lamp filaments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
HF TL half-bridge principles . . . . . . . . . . . . . . . 6
Start-up, ignition and operation sequence . . . . 8
Zero voltage switching of a half-bridge 
(capacitive mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
None overlap time, fixed versus adaptive. . . . 11
Half-bridge MOSFET selection . . . . . . . . . . . . 13
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
MOSFET voltage rating . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
MOSFET RON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Boot strap diode and capacitor . . . . . . . . . . . . 14
MOSFET gate drive RLC circuit . . . . . . . . . . . 14
Extra resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Resonant tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Frequency versus power . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Ignition and coil saturation . . . . . . . . . . . . . . . 19
No ignition protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Preheat and run time filament current . . . . . . 21
Lead wire current versus discharge current . . 22
SoS specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Magnetic component design . . . . . . . . . . . . . 23
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Inductor design parameters . . . . . . . . . . . . . . 23
Core type selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Calculate windings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Auxiliary winding count . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Select wire diameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Half-bridge transformer design for deep 
dimming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Suggested transformer construction. . . . . . . . 28
Dimmable controller feedback control loops 30
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Resonant tank values for a dimmable system 30
Inductive mode heating . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Loop control speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
System performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Inductor losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Ohmic losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Proximity losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
8.2.3
8.3
9
10
11
11.1
11.2
11.3
12
13
14
Core losses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Sense resistor losses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Legal information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Disclaimers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Trademarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Contents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
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Date of release: 15 September 2011
Document identifier: AN10971