Datasheet-ICB1FL02G-V2.1.fm

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

I C B 1 F L 0 2 G

S m a r t   B a l l a s t   C o n t r o l   I C   f o r  
F l u o r e s c e n t   L a m p   B a l l a s t s

P o w e r  M a n a g e m e n t   &   S u p p l y

D a t a s h e e t   V e r s i o n   2 . 1 ,   S e p t e m b e r   2 0 0 8

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

Edition 2008-09

Published by

 

Infineon Technologies AG

 

81726 Munich, Germany

©

 10/16/08 Infineon Technologies AG

 

All Rights Reserved.

Legal Disclaimer

The information given in this document shall in no event be regarded as a guarantee of conditions or 
characteristics. With respect to any examples or hints given herein, any typical values stated herein and/or any 
information regarding the application of the device, Infineon Technologies hereby disclaims any and all warranties 
and liabilities of any kind, including without limitation, warranties of non-infringement of intellectual property rights 
of any third party.

Information

For further information on technology, delivery terms and conditions and prices, please contact the nearest 
Infineon Technologies Office (

www.infineon.com

).

Warnings

Due to technical requirements, components may contain dangerous substances. For information on the types in 
question, please contact the nearest Infineon Technologies Office.
Infineon Technologies components may be used in life-support devices or systems only with the express written 
approval of Infineon Technologies, if a failure of such components can reasonably be expected to cause the failure 
of that life-support device or system or to affect the safety or effectiveness of that device or system. Life support 
devices or systems are intended to be implanted in the human body or to support and/or maintain and sustain 
and/or protect human life. If they fail, it is reasonable to assume that the health of the user or other persons may 
be endangered.

ICB1FL02G

 

 

 

Revision History:

2008-09

V 2.1

Previous Version:

2005-06-06 (ICB1FL01G)

Page

Subjects (major changes since last revision)

19

Min Duration of EOL1

25

Preheating Time updated

26

EOL Current Threshold, AC & DC

Previous Version:

2006-02-08 (ICB1FL02G)

3

Package PG-DSO-18-2, halogen-free mould compound, WEEE compliant

11

Function removed and sentence deleted “During ignition and prerun mode the notch filter is 
bypassed.”

18

State diagram reworked (frequency range description corrected)

23

PFC zero current detector: clamping of positive voltages

24

PFC section: initial on-time and repetition time adapted

25

Inverter control: minimum duration of fault conditions EOL1, Cap Load 2 adapted

26

Restart after lamp removal: discharge resistor value adapted

33

L

C

 equations corrected

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

Type

Package

ICB1FL02G

PG-DSO-18-2

 ICB1FL02G

 

PG-DSO-18-1

Datasheet Version 2.1

3

September 2008

Product Highlights

• Lowest Count of external Components
• HV-Driver with coreless Transformer Technology
• Improved Reliability and minimized Spread due to 

digital and optimized analog control functions

Features PFC

Discontinuous Conduction Mode PFC

Integrated Compensation of PFC Control Loop

Adjustable PFC Current Limitation

Adjustable PFC Bus Voltage 

 

Features Lamp Ballast Inverter

Supports Restart after Lamp Removal and End-of-
Life Detection in Multi-Lamp Topologies

End-of-Life (EOL) detected by adjustable 
± Thresholds of sensed lamp voltage

Rectifier Effect detected by ratio of ± Amplitude of 
Lamp Voltage

Detection of different capacitive Mode Operations

Adjustable Inverter Overcurrent Shutdown

Self-adaption of Ignition Time from 40ms to 235ms

Parameters adjustable by Resistors only

Pb-free lead plating; RoHS compliant

Halogen-free mould compound, WEEE compliant

Smart Ballast Control IC for 
Fluorescent Lamp Ballasts

Description

The Smart Ballast IC is designed to control a Fluorescent 
Lamp Ballast including a Discontinuous Conduction 
Mode Power Factor Correction (PFC), a lamp Inverter 
Control and a High Voltage Level Shift Half-Bridge 
Driver.

The application requires a minimum of external 
components. There are integrated low pass filters and an 
internal compensation for the PFC voltage loop control. 
Preheating time is adjustable by a single resistor only in 
the range between 0 and 2000ms. In the same way the 
preheating frequency and run frequency are set by 
resistors only. The control concept covers requirements 
for T5 lamp ballasts such as detection of end-of-life and 
detection of capacitive mode operation and other 
protection measures even in multilamp topologies. 

ICB1FL02G is easy to use and easy to design and 
therefore a basis for a cost effective solution for 
fluorescent lamp ballasts.

RF

RU

N

RF

P

H

RT

P

H

VC

C

PFCZCD

PFCGD

PFCVS

PFCCS

HSGD

HSVCC

HSGND

LSGD

LSCS

LV

S

2

LV

S

1

RE

S

GN

D

90 ... 270 V AC

ICB1

F

L

0

2

G

RF

RU

N

RF

P

H

RT

P

H

VC

C

PFCZCD

PFCGD

PFCVS

PFCCS

HSGD

HSVCC

HSGND

LSGD

LSCS

LV

S

2

LV

S

1

RE

S

GN

D

90 ... 270 V AC

ICB1

F

L

0

2

G

PG-DSO-18-2

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Table of Contents

Page

Datasheet Version 2.1

4

September 2008

1

Pin Configuration and Description   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.1

Pin Configuration PG-DSO-18-1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1.2

Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2

Block Diagram  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

3

Functional Description  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.1

Typical operating levels during start-up  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.2

PFC Preconverter   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

3.3

Typical operating levels during start-up  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

3.4

Detection of End-of-Life and Rectifier Effect  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

3.5

Detection of capacitive mode operating conditions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.6

Interruption of Operation and Restart after Lamp Removal . . . . . . . . . . . . .16

4

State Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

5

Protection Functions  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

6

Electrical Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

6.1

Absolute Maximum Ratings  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

6.2

Operating Range  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

6.3

Characteristics  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

6.3.1

Power Supply Section  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

6.3.2

PFC Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

6.3.2.1

PFC Current Sense (PFCCS)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

6.3.2.2

PFC Zero Current Detector (PFCZCD)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

6.3.2.3

PFC Bus Voltage Sense (PFCVS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

6.3.2.4

PFC PWM Generation  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

6.3.2.5

PFC Gate Drive (PFCGD)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

6.3.3

Inverter Section  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

6.3.3.1

Inverter Control (RFRUN, RFPH, RTPH)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

6.3.3.2

Inverter Low Side Current Sense (LSCS)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

6.3.3.3

Restart after Lamp Removal (RES)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

6.3.3.4

Lamp Voltage Sense (LVS1, LVS2)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

6.3.3.5

Inverter Low Side Gate Drive (LSGD)  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

6.3.3.6

Inverter High Side Gate Drive (HSGD)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

7

Application Examples  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

7.1

Operating Behaviour of a Ballast for a single Fluorescent Lamp . . . . . . . . .29

7.2

Design Equations of a Ballast Application  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

7.3

Multilamp Ballast Topologies  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

8

Package Outlines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

 

Datasheet Version 2.1

5

September 2008

ICB1FL02G

Pin Configuration and Description

1

Pin Configuration and Description

1.1

Pin Configuration PG-DSO-18-1

1.2

Pin Description

LSCS (Low side current sense, Pin 1)

This pin is directly connected to the shunt resistor 
which is located between the Source terminal of the 
low-side MOSFET of the inverter and ground.

Internal clamping structures and filtering measures 
allow for sensing the Source current of the low-side 
inverter MOSFET without additional filter components. 
There is a first threshold of 0,8V, which provides a 
couple of increasing steps of frequency during ignition 
mode, if exceeded by the sensed current signal for a 
time longer than 250ns. If the sensed current signal 
exceeds a second threshold of 1,6V for longer than 
400ns during all operating modes, a latched shut down 
of the IC will be the result.

LSGD (Low side gate drive, Pin 2)

The Gate of the low-side MOSFET in a half-bridge 
inverter topology is controlled by this pin. There is an 
active L-level during UVLO (undervoltage lockout) and 
a limitation of the max. H-level at 11V during normal 
operation. Turning on the MOSFET softly (with reduced 
di

DRAIN

/dt), the Gate drive voltage rises within 220ns 

from L-level to H-level. The fall time of the Gate drive 
voltage is less than 50ns in order to turn off quickly. 
This measure produces different switching speeds 
during turn-on and turn-off as it is usually achieved with 
a diode in parallel to a resistor in the Gate drive loop. It 
is recommended to use a resistor of about 15Ohm 
between drive pin and Gate in order to avoid 
oscillations and in order to shift the power dissipation of 
discharging the Gate capacitance into this resistor. The 
dead time between LSGD signal and HSGD signal is 
1800ns typically.

VCC (Supply voltage, Pin 3)

This pin provides the power supply of the ground 
related section of the IC. There is a turn-on threshold at 
14V and an UVLO threshold at 10,5V. Upper supply 
voltage level is 17,5V. There is an internal zener diode 
clamping Vcc at 16V (2mA typically). The zener current 
is internally limited to 5mA max. For higher current 
levels an external zener diode is required. Current 
consumption during UVLO and during fault mode is 
less than 150

µA. A ceramic capacitor close to the 

supply and GND pin is required in order to act as a low-
impedance power source for Gate drive and logic 
signal currents.

GND (Ground, Pin 4)

This pin is connected to ground and represents the 
ground level of the IC for supply voltage, Gate drive 
and sense signals.

Pin

Symbol

Function

1

LSCS

Low side current sense (inverter)

2

LSGD

Low side gate drive (inverter)

3

VCC

Supply voltage

4

GND

Controller ground

5

PFCGD

PFC gate drive

6

PFCCS

PFC current sense

7

PFCZCD PFC zero current detector

8

PFCVS

PFC voltage sense

9

RFRUN

Set R for run frequency

10

RFPH

Set R for preheating frequency

11

RTPH

Set R for preheating time

12

RES

Restart after lamp removal

13

LVS1

Lamp voltage sense 1

14

LVS2

Lamp voltage sense 2

15

n.e.

Not existing

16

n.e.

Not existing

17

HSGND

High side ground

18

HSVCC

High side supply voltage

19

HSGD

High side gate drive

20

HSGND

High side ground

HSVCC

HSGND

RFPH

RES

LVS1

PG-DSO-18-2 (300mil)

LVS2

RFRUN

PFCVS

PFCZCD

IC

B

1

F

L02

G

GND

HSGD

LSGD

PFCGD

LSCS

PFCCS

VCC

RTPH

HSGND

10

9

8

7

4

2

5

1

6

3

11

12

13

14

17

19

16

20

15

18

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Pin Configuration and Description

 

Datasheet Version 2.1

6

September 2008

PFCGD (PFC gate drive, Pin 5)

The Gate of the MOSFET in the PFC preconverter 
designed in boost topology is controlled by this pin. 
There is an active L-level during UVLO and a limitation 
of the max. H-level at 11V during normal operation. 
Turning on the MOSFET softly (with a reduced di

DRAIN

/

dt), the Gate drive voltage rises within 220ns from L-
level to H-level. The fall time of the Gate voltage is less 
than 50ns in order to turn off quickly. A resistor of about 
10Ohm between drive pin and Gate in order to avoid 
oscillations and in order to shift the power dissipation of 
discharging the Gate capacitance into this resistor is 
recommended. 

The PFC section of the IC controls a boost converter as 
a PFC preconverter in discontinuous conduction mode 
(DCM). Typically the control starts with Gate drive 
pulses with an on-time of 1

µs increasing up to 24µs and 

a off-time of 40

µs. As soon as a sufficient ZCD (zero 

current detector) signal is available, the operating 
mode changes from a fixed frequent operation to an 
operation with variable frequency. During rated and 
medium load conditions we get an operation with 
critical conduction mode (CritCM), that means 
triangular shaped currents in the boost converter choke 
without gaps when reaching the zero level and variable 
operating frequency. During light load (detected by the 
internal error amplifier) we get an operation with 
discontinuous conduction mode (DCM), that means 
triangular shaped currents in the boost converter choke 
with gaps when reaching the zero level and variable 
operating frequency in order to avoid steps in the 
consumed line current.

PFCCS (PFC current sense, Pin 6)

The voltage drop across a shunt resistor located 
between Source of the PFC MOSFET and GND is 
sensed with this pin. If the level exceeds a threshold of 
1V for longer than 260ns the PFC Gate drive is turned 
off as long as the ZCD (zero current detector) enables 
a new cycle. If there is no ZCD signal available within 
40µs after turn-off of the PFC Gate drive, a new cycle 
is initiated from an internal start-up timer. 

PFCZCD (PFC zero current detection, Pin 7)

This pin senses the point of time when the current 
through the boost inductor becomes zero during off-
time of the PFC MOSFET in order to initiate a new 
cycle. The moment of interest appears when the 
voltage of the separate ZCD winding changes from 
positive to negative level which represents a voltage of 
zero at the inductor windings and therefore the end of 
current flow from lower input voltage level to higher 
output voltage level. There is a threshold with 
hysteresis, for increasing voltage a level of 1,5V, for 
decreasing voltage a level of 0,5V, that detects the 
change of inductor voltage. A resistor connected 
between ZCD winding and sense input limits the sink 

and source current of the sense pin, when the voltage 
of the ZCD winding exceeds the internal clamping 
levels (6,3V and -2,9V @ 4mA) of the IC.

If the sensed level of the ZCD winding is not sufficient 
(e.g. during start-up), an internal start-up timer will 
initiate a new cycle every 40

µs after turn-off of the PFC 

Gate drive.

PFCVS (PFC voltage sense, Pin 8)

The intermediate circuit voltage (bus voltage) at the 
smoothing capacitor is sensed by a resistive divider at 
this pin. The internal reference voltage for rated bus 
voltage is 2,5V. There are further thresholds at 0,375V 
(15% of rated bus voltage), 1,83V (73% of rated bus 
voltage) and 2,725V (109% of rated bus voltage) for 
detecting open control loop, undervoltage and 
overvoltage.

RFRUN (Set R for run frequency, Pin 9)

A resistor from this pin to ground sets the operating 
frequency of the inverter during run mode. Typical run 
frequency range is 20kHz to 100kHz. The set resistor 
R

RFRUN

 can be calculated based on the run frequency 

f

RUN

 according to the equation

RFPH (Set R for preheating frequency, Pin 10)

A resistor from this pin to ground sets together with the 
resistor at pin 9 the operating frequency of the inverter 
during preheat mode. Typical preheat frequency range 
is run frequency (as a minimum) to 150kHz. The set 
resistor R

RFPH

 can be calculated based on the preheat 

frequency f

PH

 and the resistor R

RFRUN

 according to the 

equation:

The total value of both resistors R

RFPH

 and R

RFRUN

switched in parallel should not be less than 3,3kOhm.

RTPH (Set R for preheating time, Pin 11)

A resistor from this pin to ground sets the preheating 
time of the inverter during preheat mode. A set resistor 
range from zero to 18kOhm corresponds to a range of 
preheating time from zero to 2000ms subdivided in 127 
steps.

RES (Restart after lamp removal, Pin 12)

A source current out of this pin via resistor and filament 
to ground monitors the existence of the low-side 
filament of the fluorescent lamp for restart after lamp 

R

R FRUN

5 10

8ΩHz

f

RUN

-----------------------------

=

R

RFPH

R

RFRUN

f

PH

R

R FRUN

5 10

8ΩHz

----------------------------------------

1

--------------------------------------------------

=

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Pin Configuration and Description

 

Datasheet Version 2.1

7

September 2008

removal. A capacitor from this pin directly to ground 
eliminates a superimposed AC voltage that is 
generated as a voltage drop across the low-side 
filament. With a second sense resistor the filament of a 
paralleled lamp can be included into the lamp removal 
sense. 

 

During typical start-up with connected filaments of the 
lamp a current source I

RES3

 (20µA) is active as long as 

 

Vcc> 10,5V and V

RES

< V

RESC1

 (1,6V). An open Low-

side filament is detected, when V

RES

> V

RESC1

. Such a 

condition will prevent the start-up of the IC. In addition 
the comparator threshold is set to V

RESC2

 (1,3V) and 

the current source changes to I

RES4

 (17µA). Now the 

system is waiting for a voltage level lower than V

RESC2

at the RES-Pin that indicates a connected low-side 
filament, which will enable the start-up of the IC.

An open high-side filament is detected when there is no 
sink current I

LVSsink

 (15µA) into both of the LVS-Pins 

before the V

CC

 start-up threshold is reached. Under 

these conditions the current source at the RES-Pin is 
I

RES1

 (41µA) as long as Vcc> 10,5V and V

RES

< V

RESC1

(1,6V) and the current source is I

RES2

 (34µA) when the 

threshold has changed to V

RESC2

 (1,3V). In this way the 

detection of the high-side filament is mirrored to the 
levels on the RES-Pin.

 

Finally there is a delay function implemented at the 
RES-Pin. When a fault condition happens e.g. by an 
end-of-life criteria the inverter is turned-off. In some 
topologies a transient AC lamp voltage may occur 
immediately after shut down of the Gate drives which 
could be interpreted as a lamp removal. In order to 
generate a delay for the detection of a lamp removal 
the capacitor at the RES-Pin is charged by the I

RES3

(20µA) current source up to the threshold V

RESC1

 (1,6V) 

and discharged by an internal resistor R

RESdisch

 , which 

operates in parallel to the external sense resistor at this 
pin, to the threshold V

RESC3

 (0,375V). The total delay 

amounts to 32 of these cycles, which corresponds to a 
delay time between 30ms to 100ms dependent on 
capacitor value. 

 

In addition this pin is applied to sense capacitive mode 
operation by use of a further capacitor connected from 
this pin to the nod of the high-side MOSFET’s Source 
terminal and the low-side MOSFET’s Drain terminal. 
The sense capacitor and the filter capacitor are acting 
as a capacitive voltage divider that allows for detecting 
voltage slopes versus timing sequence and therefore 
indicating capacitive mode operation. A typical ratio of 
the capacitive divider is 410V/2,2V which results in the 
capacitor values e.g. of 10nF and 53pF (56pF).

 

LVS1 (Lamp voltage sense 1, Pin 13)

Before the IC enters the softstart mode this pin has to 
sense a sink current above 26

µA (max) which is fed via 

resistors from the bus voltage across the high-side 
filament of the fluorescent lamp in order to monitor the 
existence of the filament for restart after lamp removal. 
Together with LVS2 (pin 14) and RES (pin 12) the IC 
can monitor the lamp removal of totally 4 lamps.

During run mode the lamp voltage is sensed by the AC 
current fed into this pin via resistors. Exceeding one of 
the two thresholds of either +215

µA or -215µA cycle by 

cycle for longer than 610µs, the interpretation of this 
event is a failure due to EOL1 (end-of-life). A rectifier 
effect (EOL2) is assumed if the ratio of the sequence of 
positive and negative amplitudes is above 1,15 or 
below 0,85 for longer than 500ms. A failure due to 
EOL1 or EOL2 changes the operating mode from run 
mode into a latched fault mode that stops the operation 
until a reset occurs by lamp removal or by cycle of 
power.

 

EOL1 and EOL2 require an AC current with 
zerocrossings at LVS-Pin for a reliable detection. A DC 
current at LVS-Pin results in a definite turn-off action 
acc. to EOL1 only if the sensed current exceeds the 
threshold I

LVSEOLDC

= +/-175µA (typically).

If the functionality of this pin is not required (e.g. for 
single lamp designs) it can be disabled by connecting 
this pin to ground.

 

LVS2 (Lamp voltage sense 2, Pin 14)

Same functionality as LVS1 (pin 13) for monitoring a 
paralleled lamp circuit.

 

HSGND (High side ground, Pin 17)

This pin is connected to the Source terminal of the 
high-side MOSFET, which is also the nod of high-side 
and low-side MOSFET. This pin represents the floating 
ground level of the high-side driver and high-side 
supply.

 

HSVCC (High side supply voltage, Pin 18)

This pin provides the power supply of the high-side 
ground related section of the IC. An external capacitor 
between pin 15 and 16 acts like a floating battery which 
has to be recharged cycle by cycle via high voltage 
diode from low-side supply voltage during on-time of 
the low-side MOSFET. There is an UVLO threshold 
with hysteresis that enables high-side section at 10,1V 
and disables it at 8,4V.

 

HSGD (High side gate drive, Pin 19)

The Gate of the high-side MOSFET in a half-bridge 
inverter topology is controlled by this pin. There is an 
active L-level during UVLO and a limitation of the max. 
H-level at 11V during normal operation. The switching 
characteristics are the same as described for LSGD 
(pin 2). It is recommended to use a resistor of about 
15Ohm between drive pin and Gate in order to avoid 
oscillations and in order to shift the power dissipation of 
discharging the Gate capacitance into this resistor. 

 

The dead time between LSGD signal and HSGD signal 
is 1800ns typically.

 

HSGND (High side ground, Pin 20)

This pin is internally connected with pin 17.

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Block Diagram

 

Datasheet Version 2.1

8

September 2008

2

Block Diagram

Figure 1

Simplified Blockdiagram of ICB1FL02G

9

RFRUN

8

PFCVS

10

RFPH

11

RTPH

In

t.

 S

u

p

p

ly

&

G3

Z1

16

V

@2

m

A

VC

C

5V

s

B

lank

UV

LO

V

TH

1

=1

4

,0

V

V

TH

2

=1

0

,5

V

C2

V

TH

=

10,

5V

OF

F_

H

V

DD_

goo

d_

H

C1

PO

W

E

R

S

U

PPL

Y

S1

R1

RT

P

H

C1

T1

T2

PH

E

N

D

_

H

5,

0

V

d

ac7

2,

0

V

S

o

ft

s

tar

t and

P

reh

eat

 M

ode

O

the

r M

o

des

OP

B

ia

s

 C

e

ll1

s

Bl

a

n

k

PR

EH

E

A

T

_

T

IM

E

R

O

s

ci

lla

to

r

I

os

c

!

 f

os

c

S3

S1

R1

OS

C

vref

RF

P

H

RF

R

U

N

T1

T2

I

OS

C

2,

5

V

P

re

heat

 M

o

d

e

O

the

r M

odes

O

ther

 M

ode

s

R

u

n

 M

ode

dac

7

, dac

=

G

N

D

 du

ri

ng

ru

n

 m

ode

,

ot

her

w

is

e

tr

ans

ien

t

v

o

ltage le

v

e

ls

(0

..2

,5

V

)

5,

0

V

da

c

7

da

c

4

VC

O

2,

5

V

da

c

7

OP

B

ia

s

 C

e

ll1

OP

B

ia

s

 C

e

ll2

OP

B

ia

s

 C

e

ll3

S2

VCC

OP

1

R1

A

v

= 2

.5

R2

V

REF

= 2

,5

0

V

8

-Bit

 AD

C

C1

V

TH

1

=

 2

,72

5V

V

TH

2

=

 2

,62

5V

C2

V

TH

=

 1,

83V

C3

V

TH

=

 0,

375V

VB

U

S

O

V

E

R

VO

L

T

AG

E

VB

U

S

UNDE

RV

O

L

T

A

G

E

VB

U

S

  

O

PEN

LO

O

P

 DE

T

E

CT

D

IGI

T

A

L

 L

OOP

CO

NT

RO

L

PF

C

_

P

W

M

_

IN

s

Bl

a

n

k

s

Bl

a

n

k

s

Bl

a

n

k

PF

C

_

V

S

EN

D

-O

F

-L

IF

E 2

LV

S

2

14

LVS2

LV

S

_

2

SPI

fo

r

Test

M

ode

Bandga

p

Vr

ef

=

2

.5

V

Ma

st

e

r

Cl

ock

Di

gi

ta

l

sequen

ti

al

cont

ro

l

da

c

4

da

c

7

DS

C

OS

C

PH

EN

D

_

H

M

C

L

O

C

K

_

SPI

P

O

WE

R

_

D

O

WN

_

L

D1

PF

C

C

S

C1

1.

0V

26

0ns

B

lank

C2

V

TH

1

=1

,5

V

V

TH

2

=0

,5

V

D2

R1

R2

D3

5,

0

V

PF

C

_

Z

C

D

PF

C

_

C

L

IM

6

PFCC

S

7

PFCZCD

D1

S

tar

t-

up

tim

e

r

o

ff-

ti

m

e

40

µ

s

PF

C

PW

M

 &

Co

nt

ro

l

PF

C

P

W

M

PF

C

_

PW

M

_

IN

PF

C

G

D

IN

DS

C

PF

C

G

D

Z1

1

G1

T2

T1

D2

D1

VC

C

PF

C

G

D

IN

5

PFCG

D

sl

o

pe c

ont

ro

l

Z1

=

12V

0

220

ns

t

V

GA

T

E

1,

s

D

ead

ti

m

e

PW

M

inv

e

rt

er

IN

VPW

M

DS

C

LS

HS

C1

C2

0,

8V

1,

6V

2

50n

s

Bl

a

n

k

4

00n

s

Bl

a

n

k

IN

V

_

O

C

IG

N

-L

IM

INV

C

L

IM

1

LSCS

2

LSGD

3

4

GN

D

LS

G

D

Z1

1

G1

T2

T1

D2

D1

VC

C

LS

s

lope c

ont

ro

l

Z1

=

12V

0

2

2

0ns

t

V

GA

T

E

HS

G

D

Z1

1

G1

D2

D1

T1

T2

HSVCC

19

18

17

HS

GD

HSG

N

D

sl

o

pe c

ont

ro

l

Z1

=

12V

0

2

2

0ns

t

V

GA

T

E

HS

Cor

e

le

ss

 T

.

&

G6

C3

C4

D2

D1

VC

C

 5V

EN

D

-O

F

-L

IF

E

 1

DQ

&

G2

EN

I1

 = 5

µ

A

P

O

W

E

R_

DO

W

N

_

L

H =

 on

L =

 of

f

EO

L

O

F

F

_

L

EO

L

A

C

T

IVE_

H

LI

NS

E

R

T

_

H

G3

E

N

=L

 =>

 S

ta

tu

s

 L

a

tc

h

e

d

+

215µ

A

-2

15µ

A

1

G5

C1

15µ

A

C2

2,

0V

D3

1

G1

1

G4

I

LV

S

L

VS1

13

LVS1

> 1

,1

5

....

..

...

=>

 Q

 = 

H

=

 0,

8

5

..

1,

15=

>

 Q

 =

 L

< 0

,8

5

...

..

=

>

 Q

 = H

Q

OFF_

H

V

P

EAK

(N

+1

)

V

P

EAK

(N

)

=

LV

S

_

1

T1

N

I

LV

S

P

e

a

k

 R

e

c

tif

ic

a

tio

n

N+

2

N+

1

V

PE

AK

(N

+

1

)

V

PE

AK

(N

)

E

ND-

O

F

-L

IF

E

 2

C

APAC

IT

IVE L

O

AD

 1

OP

E

N

 FI

L

A

M

E

N

T

VBU

S O

V

ER

VO

L

T

AG

E

IN

VER

T

E

R

O

V

E

RCURRE

NT

Up &

 Dow

n

Cou

n

te

r

m

in.

du

ra

ti

on

o

f e

ffe

c

t:

50

0m

s

E

ND-

O

F

-L

IF

E

 1

C

APAC

IT

IVE L

O

AD

 2

O

P

ER

AT

IO

N

 ABO

VE

RUN F

R

E

Q

UE

NCY

1

E

RRO

R_L

O

G

IC

m

in.

d

u

ra

ti

o

n

 of

 ef

fe

c

t:

40

0n

s

m

in

.dur

at

io

n

of

 ef

fe

c

t:

6

10µ

s

23

5m

s

a

ft

e

r en

d of

 pr

eh

eat

 m

o

d

e

1

R

S

Q

Q

FA

UL

T

LA

T

C

H

1

P

O

WE

R

_

D

O

WN

_

L

L

VS1

_

L

L

VS2

_

L

O

FF_

H

LA

M

P

_I

NS

E

R

T

_

H

UV

L

O

_L

O

P

E

N

_L

O

O

P

_L

&

1

1

0,

3

75V

1,

3V

1,

6V

5,

0

V

T1

3,

2

V

0,

2

4

V

IN

V

1

T1

D

Q

D

Q

G1

D

Q

G2

G3

12

RES

s

Bl

a

n

k

s

Bl

a

n

k

s

Bl

a

n

k

I3

= 2

0

µ

A

;  

V

RE

S

<

 1,

6V

V

CC

>

 10,

5V

I

LV

S

>

 15µ

A

; or

 du

ri

ng r

u

m

o

d

e

I1

= 4

1

µ

A

;  

V

RE

S

<

 1,

6V

V

CC

>

 10,

5V

I

LV

S

<

 15µ

A

;

I4

= 1

7

µ

A

;  

V

RE

S

>

 1,

6V

V

CC

>

 10,

5V

I

LV

S

>

 15µ

A

;

I2

= 3

4

µ

A

;  

V

RE

S

>

 1,

6V

V

CC

>

 10,

5V

I

LV

S

<

 15µ

A

;

I5

=

 4

1

µ

A

 &

 0

µ

A

 al

te

rnat

ing 

fo

r 3

2

 c

y

c

les

 as

 a 

del

ay

;

V

DS

C

apa

c

it

iv

e

 Loa

d

De

te

c

tio

n

C

AP L

O

AD

1

V

DS

C

AP L

O

AD

2

CA

P

L

O

A

D-

RE

S

Lam

p i

n

s

e

rt

det

ec

tion f

o

r

VR

ES <

 1

,6

V

dur

in

g

pow

e

r dow

n.

D

e

la

y

 gen

er

at

or

fo

r a

c

tiv

a

ti

n

g

la

mp

 r

e

mo

v

a

l

a

fte

r fa

u

lt

 l

a

tc

h

is

 s

e

t.

LS

G

D

IN

_H

HS

G

D

IN

_H

C

APL

O

A

D

1

C

APL

O

A

D

2

O

P

EN

_

F

IL

AM

EN

T

L

VS2

L

VS1

LA

M

P

_

IN

S

E

R

T

_

H

&

C1

C4

C3

C5

C2

54

k

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Functional Description

 

Datasheet Version 2.1

9

September 2008

3

Functional Description

3.1

Typical operating levels during start-up

The control of the ballast should be able to start the operation within less than 100ms. Therefore the current 
consumption of the IC is less than 150µA during UVLO. With a small start-up capacitor (about 1µF) and a power 
supply, that feeds within 100µs (charge pump of the inverter) the IC can cover this feature.

As long as the Vcc is less than 10,5V, the current consumption is typically 80µA. Above a Vcc voltage level of 
10,5V the IC checks whether the lamp(s) are assembled by detecting a current across the filaments. The low-side 
filament is checked from a source current (20µA typ.) out of pin RES, that produces a voltage drop at the sense 
resistor, which is connected via low-side filament to ground. An open filament is detected, when the voltage level 
at pin RES is above 1,6V. The high-side filament (or the high-side of a series topology) is checked by a current 
(15µA typ.) into the LVS pin. An open high-side filament causes a higher source current (41µA / 34µA typ.) out of 
pin RES in order to exceed the 1,6V threshold. If one of both filaments is not able to conduct the test current, the 
control circuit is disabled. The IC is enabled as soon as a sufficient current is detected across the filaments or the 
supply voltage drops below the UVLO threshold (10,5V) e.g. by turn-off and turn-on of mains switch.

Figure 2

Progress of levels during a typical start-up.

When the previous conditions are fulfilled, and Vcc has reached the start-up threshold (14V), there is finally a 
check of the Bus voltage. If the level is less than 15% of rated Bus voltage, the IC is waiting in power down mode 
until the voltage increases. If the level is above 109% of rated Bus voltage there is no Gate drive, but an active 
IC. The supply voltage Vcc will fall below the UVLO threshold and a new start-up attempt is initiated.

As soon as start-up conditions are fulfilled the IC starts driving the inverter with the start-up frequency of 125kHz. 
Now the complete control including timers and the PFC control can be set in action. There are current limitation 
thresholds for PFC preconverter and ballast inverter equipped with spike filters. The PFC current limitation 
interrupts the on-time of the PFC MOSFET if the voltage drop at shunt resistor exceeds 1V and restarts after next 
input from ZCD. The inverter current limitation operates with a first threshold of 0,8V which increases the operating 
frequency during ignition mode if exceeded. A second threshold is provided at 1,6V that stops the whole control 
circuit and latches this event as a fault.

V

CC

14,0V

10,5V

I

VCC

80µA

5mA
+ QGate

V

RES

1,6V

I

RES

20µA

I

LVS

>15µA

< +/- 2,5mA

3,2V

UVLO

START-UP
HYSTERESIS

IC ACTIVE
SOFTSTART

t

t

t

t

t

<150µA

80µA

<3,2V

20µA

>15µA

/var/www/html/datasheet/sites/default/files/pdfhtml_dummy/Infineon-ICB1FL02G-DS-v02_01-en-html.html
background image

ICB1FL02G

Functional Description

 

Datasheet Version 2.1

10

September 2008

Figure 3

Start-up with LS filament broken and subsequent lamp removal.

Figure 4

Start-up with HS filament broken and subsequent lamp removal.

V

CC

14,0V

10,5V

I

VCC

80µA

5mA
+ QGate

V

RES

1,6V

I

RES

20µA

I

LVS

>15µA

3,2V

UVLO

START-UP
HYSTERESIS

IC ACTIVE
SOFTSTART

t

t

t

t

t

< +/- 2,5mA

17µA

34µA

17µA

20µA

16,0V

LS FILAMENT  OPEN
HS FILAMENT  CLOSED

LAMP REMOVAL
LS + HS OPEN

1,3V

POWER
DOWN
SIGNAL

t

20µA

5,0V

H

V

RES

> 1,3V

80µA

<170µA

>15µA

>15µA

<3,2V

<150µA

V

CC

14,0V

10,5V

I

VCC

80µA

5mA
+ QGate

V

RES

1,6V

I

RES

20µA

I

LVS

>15µA

3,2V

UVLO

IC ACTIVE
SOFTSTART

t

t

t

t

t

< +/- 2,5mA

34µA

34µA

17µA

20µA

16,0V

LAMP REMOVAL
LS + HS OPEN

V

RES

> 1,3V

1,3V

POWER
DOWN
SIGNAL

t

41µA

5,0V

H

<3,2V

<170µA

80µA

START-UP
HYSTERESIS

HS FILAMENT  OPEN
LS FILAMENT  CLOSED

>15µA

1,3V

<150µA

Maker
Infineon Technologies
Datasheet PDF Download