專利名稱：鎮(zhèn)流器控制卡的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鎮(zhèn)流器控制卡，尤其涉及一種配置在可垂直安裝在母板上的通槽波焊子卡(wave solderable daughter card)上的鎮(zhèn)流器控制電路。
2.相關(guān)技術(shù)描述用于控制熒光燈或高強(qiáng)度放電(HID)燈的電子鎮(zhèn)流器通常需要用于預(yù)熱燈絲、觸發(fā)(striking)燈泡、使燈泡達(dá)到給定功率、檢測燈泡的故障狀況以及安全地關(guān)閉電路的電子電路。
用于氣體放電電路的電子鎮(zhèn)流器已經(jīng)廣泛使用，這是因?yàn)樘峁┝丝梢蕴娲惹笆褂玫墓β孰p極型開關(guān)器件的功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)器件和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。已經(jīng)設(shè)計了大量的集成電路(IC)用于驅(qū)動電子鎮(zhèn)流器中的功率MOSFET和IGBT的柵極。這些集成電路的例子包括國際整流器公司(International Rectifier Corporation)銷售的IR2155、IR2157和IR21571型產(chǎn)品以及第5,545,955和6,211,623號美國專利中所公開的內(nèi)容，這些公開被整體并入本文以用作參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種完全集成的、全保護(hù)的600V鎮(zhèn)流器控制卡，其設(shè)計用于所有類型的熒光燈。所述鎮(zhèn)流器控制卡包括升壓型功率因數(shù)校正(PFC)控制器以及用于控制整個有效功率因數(shù)電子鎮(zhèn)流器的半橋式鎮(zhèn)流器控制器。
本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡結(jié)合了在2001年10月19日提交的序列號為09/981,753的美國專利申請中公開的帶有功率因子校正的鎮(zhèn)流器控制IC(其整體公開內(nèi)容被合并到本文中以用作參考)，并且包括與該IC集成在一起的兩個功率FET、PFC場效應(yīng)晶體管和相關(guān)的無源部件。
根據(jù)本發(fā)明，包括控制IC和FET的鎮(zhèn)流器控制電路設(shè)置在通槽波焊子卡上。該子卡垂直安裝在母板上。在制造期間，在穿過母板形成的槽周圍的焊點(diǎn)(pad)與波焊室中的垂直子卡上的焊點(diǎn)焊接在一起。
本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡大大簡化了鎮(zhèn)流器設(shè)計并顯著地減少了鎮(zhèn)流器部件的數(shù)量。諸如DC總線電壓電平、預(yù)熱時間和頻率、點(diǎn)火斜坡(ignitionramp)屬性以及運(yùn)行模式操作頻率的外部可編程特征為鎮(zhèn)流器的設(shè)計師提供了極大的靈活度。
在本設(shè)計中包括了綜合保護(hù)特性，例如對燈觸發(fā)故障的防護(hù)、燈絲故障、不對稱的燈電壓(壽命終止)、低的AC線路狀況、熱過載和一般操作期間的燈故障以及自動重啟功能。
本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡具有如下特征-完全集成的鎮(zhèn)流器控制卡。
-臨界傳導(dǎo)模式升壓型PFC-半橋鎮(zhèn)流器輸出-電荷泵電源(Charge Pump Supply)輸入-可編程的預(yù)熱時間和頻率-可編程的點(diǎn)火斜坡(ignition Ramp)-可編程的過流(Over-Current)-內(nèi)部故障計數(shù)器-不對稱燈電壓保護(hù)-燈絲感測與保護(hù)-電容模式保護(hù)-節(jié)電(brown-out)保護(hù)-動態(tài)重啟-用于燈更換的自動重啟-熱過載保護(hù)-內(nèi)部15.6V齊納箝位二極管導(dǎo)通VCC-通槽波焊卡封裝在下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的說明中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡的典型應(yīng)用圖；圖2示出了圖1所示的鎮(zhèn)流器控制卡的頂部軌跡層；圖3示出了用于圖1所示的鎮(zhèn)流器控制卡的頂部焊接掩模；圖4示出了圖1所示的鎮(zhèn)流器控制卡的頂部絲網(wǎng)印刷層；圖5示出了圖1所示的鎮(zhèn)流器控制卡的底部軌跡層；圖6示出了用于圖1所示的鎮(zhèn)流器控制卡的底部焊接掩模；圖7示出了圖1所示鎮(zhèn)流器控制卡的接合線；圖8示出了用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流器母板的底部銅層；圖9示出了用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流器母板的頂部絲網(wǎng)印刷層；圖10示出了用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流器母板的底部絲網(wǎng)印刷層；圖11示出了用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流器母板的底部焊接掩模；圖12是根據(jù)本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡電路的示意圖。
本發(fā)明實(shí)施方案的詳細(xì)描述參照圖1，其中示意性地示出了本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡2的典型連接圖。該鎮(zhèn)流器驅(qū)動熒光燈4。在安裝于電路板8上的內(nèi)部鎮(zhèn)流器控制電路部件(將在下面進(jìn)一步描述)上提供有蓋6。該卡通常為37.05mm×14.5mm大小。該卡的厚度約為25密耳(mil)。
通過將外部部件連接到在鎮(zhèn)流器控制卡的邊緣上配置的連接焊點(diǎn)(pad)上，可以實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流控制器的可編程特性，如DC總線電壓電平、預(yù)熱時間和頻率、點(diǎn)火斜斜坡(ignition ramp)屬性以及運(yùn)行模式操作頻率。連接焊點(diǎn)列表如下+ 整流AC線路輸入BD 升壓FET漏極ZX 零交叉、PFC電感BS 升壓FET源極
VBUS 直流總線電壓電平編程電阻OC過流(SC+)閾值編程RUN 運(yùn)行頻率電阻RT振蕩器定時電阻RPH 預(yù)熱頻率電阻和點(diǎn)火斜坡電容CPH 預(yù)熱定時電容VDC AC線路開啟電壓編程電阻COM2 可編程元件地VCC 邏輯和低端柵極驅(qū)動電源HSD 高端FET漏極VS半橋輸出CP電荷泵輸入LS低端FET源極和電流感測輸入COM1 IC功率和信號地SD關(guān)機(jī)輸入圖1中示意性地示出了典型的外部元件。如下面所進(jìn)一步描述的那樣，外部部件優(yōu)選地安裝在容納了鎮(zhèn)流器控制子卡的母板上。
鎮(zhèn)流器控制器接收來自正極整流AC線路輸入的電源，該電源通過變壓器10加載給PFC電路和主控制電路。電阻12允許DC總線電壓電平的外部編程。使用電阻14建立過流閥值。電阻16建立了運(yùn)行模式頻率。利用電阻18和電容20對預(yù)熱定時進(jìn)行編程。電容器22對點(diǎn)火斜坡(ignition ramp)進(jìn)行編程。
參照圖2到圖7，其中示出了鎮(zhèn)流器控制卡的機(jī)械結(jié)構(gòu)布局。圖2示出了頂層軌跡(trace)，圖3示出了頂部焊接掩模(solder mask)，圖4示出了頂部絲網(wǎng)印刷(silk screen)層。圖5示出了底部軌跡層。圖6示出了底部焊接掩模。圖7示出了接合線(bond wire)。
圖8到圖11是根據(jù)本發(fā)明的母鎮(zhèn)流器板40的機(jī)械制圖。母板40包括通槽42，其容納了鎮(zhèn)流器卡2的連接邊緣。圖8示出了母板40上的底部銅層(bottom copper layer)。圖9示出了表明元件布局的頂部絲網(wǎng)印刷層(topsilk screen layer)，圖10則示出了底部絲網(wǎng)印刷層。圖11示出了用于母板40的底部焊接掩模(bottom solder mask)。
參照圖12，其中示出了用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流器控制卡的內(nèi)部和外部電路的示意圖。其元件標(biāo)記與其它附圖(尤其是其中示出了子卡元件布局的圖4和圖7)中的元件標(biāo)記相對應(yīng)。注意，在圖12中標(biāo)為RVBUS 1-3的電阻與圖4中的電阻RBUS 1-3相對應(yīng)。而且，圖4中的CCOMP 1和2與圖12中的CCOMP是等同的。類似地，雖然圖12示出了兩個自舉電容器CVCC 1和2，然而圖4包括了一個附加的電容器CVCC3。圖12中標(biāo)出的電容CBOOT和電阻R7分別與圖4的布局圖中的電容CBS和電阻RLIM1相對應(yīng)。
鎮(zhèn)流器控制器在IC50的周圍建立。圖中示出的是受讓人國際整流器公司的由IR2167IC標(biāo)識的產(chǎn)品。進(jìn)一步實(shí)施的細(xì)節(jié)可以從國際整流器公司的IR2167數(shù)據(jù)表中獲得，并且可在2001年10月19日提交的序列號為09/981,753的未決美國專利申請中獲得，這兩者被整體地并入本文中以用作參考。
鎮(zhèn)流器控制卡將高端和低端驅(qū)動MOSFET52和54以及功率因數(shù)校正MOSFET(MFPC)合并在單個的板上。
盡管本發(fā)明是結(jié)合其特定實(shí)施例描述的，然而，對本領(lǐng)場的技術(shù)人員而言，許多其他的變化、改進(jìn)和應(yīng)用將是顯而易見的。因而，本發(fā)明優(yōu)選地不受本文的特定的公開的限制，而只受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種電子鎮(zhèn)流器，包括母板；和子板；其特征在于，所述子板垂直安裝在所述母板上并與所述母板電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，進(jìn)一步包括多個功率開關(guān)器件和用于控制所述功率開關(guān)器件操作的控制集成電路，其中所述功率開關(guān)器件和所述控制集成電路設(shè)置在所述子板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述子板包括用于與所述母板電連接的邊緣連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子鎮(zhèn)流器，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述母板上的外部元件以及設(shè)置在所述子板上的用于提供可編程特性的控制元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于，所述可編程特性包括直流總線電壓電平、預(yù)熱時間和頻率、點(diǎn)火斜坡特征以及運(yùn)行模式操作頻率中的至少一個。
全文摘要
一種鎮(zhèn)流控制器設(shè)置在垂直安裝于母板(40)上的通槽(42)波焊子卡(2)封裝上。該鎮(zhèn)流器驅(qū)動熒光燈(4)，并且在安裝于電路板(8)上的內(nèi)部鎮(zhèn)流器控制電路元件上設(shè)置有蓋(6)。
文檔編號G05F1/00GK1871566SQ02824077
公開日2006年11月29日 申請日期2002年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月3日
發(fā)明者托馬斯J·里巴里希, 德納·威廉, 德里克·布朗 申請人:國際整流器公司