基于FAN7710V的新型高性能节能灯镇流器电路设计

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<div class="time"><div class="xian">引言

在照明技术中，电子节能灯已经日益成为人们的首选，因为其应用范围广，节能环保性能好，是政府和企业节能减排的重要举措之一。在近几年中，我国为了推广电子节能灯的应用，采取了财政补贴政策，就像家电下乡一样，惠及全国百姓和消费者。

所谓电子节能灯，主要是指采用电子镇流器的紧凑型荧光灯（CFL）。镇流器和节能灯是一体化的，安装和更换像白炽灯灯泡一样方便。电子节能灯对镇流器的基本要求是：电路尽可能简单，元件数量少，成本低，性能稳定，安全可靠，使用寿命长。本文以飞兆半导体推出的FAN7710V新型镇流器控制IC为例。

1  关于FAN7710V的简介

FAN7710V芯片集成了频率可编程振荡器、灯丝预热控制电路、死区时间（即高/低端驱动信号之间的非交迭时间，旨在防止半桥高/低端MOSFET同时导通）控制电路、自适应零电压开关（ZVS）控制器、高/低端MOSFET栅极驱动器和高/低端功率MOSFET等。其中，每个功率MOSFET的耐压达440V以上，导通态电阻RON典型值是4.6&Omega;（@VGS=10V，ID=190mA）。MOSFET漏-源极之间续流二极管正向压降&le;1.4V（@380mA），正向电流为380mA（正向脉冲电流达3.04A）。

FAN7710V采用温度范围为-40℃~125℃的8引脚DIP封装，符合欧盟RoHS指令。

FAN7710V各个引脚功能见表1。

表1  FAN7710V引脚功能


FAN7710V的启动电流仅约150&mu;A，工作电流约2.6mA，在220V的AC电压下能输出20W的功率。这种控制IC的VDD启动门限为13.4V，欠压关闭门限是11.6V，内部齐纳二极管的箝位电压是15V。FAN7710V的预热时间、预热频率和正常操作运行频率均可由外部阻容元件设定，并提供有源ZVS控制和过温度及灯开路保护。
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2.5.2  点火（触发）模式B（t1~t2）

预热结束后，对CPH的充电电流增加到IIG（12&mu;A），振荡器频率向运行频率fRUN偏移。CPH上的电压从3V增加到5V的过程，即为点火时间tIG，计算公式为：



在频率下偏扫描过程中，当频率接近LCC谐振电路的固有频率时，将发生串联谐振，在电容CP上产生一个足够高的电压（600~1200V）将灯管点燃。

2.5.3  运行模式（>t2）和有源ZVS模式（>t3）

当电压VCPH超过5V时，IC进入运行模式，频率fRUN被RT固定在一个不变值上，计算公式为：



VCPH从5V到6V（t2~t3）这段时间，为有源ZVS作准备。一旦VCPH达到6V，有源ZVS被触发，GQX死区时间tDT最短（仅1&mu;s）。IC内部功率MOSFET工作在ZVS，有最小的功率损耗。如果ZVS失效，VCPH将降低，以增加死区时间，来满足ZVS条件。

2.5.4  关闭模式

FAN7710V的热关闭电路感测IC的结温。只要芯片温度超过约160℃，热关闭电路将会使IC操作停止。

如果IC引脚CPH上的电压VCPH>2-1V，IC也将进入关闭模式。

FAN7710V在关闭模式，仅消耗约250&mu;A的电流。

2.6  灯开路检测

FAN7710V能够自动检测灯开路故障并自动关闭。

2.7  元件选择

对于节能灯电子镇流器电路，如果AC输入电压是220V，灯管功率是20W，灯丝预热时间tPH=1s，正常运行频率fRUN=49KHz，主要元件的选择如下：

（1）频率设置电阻RT选择

根据（5）式可得：



选择RT=82k&Omega;，额定功率为1/4W。

根据（1）式，预热频率为：



（2）预热电容CPH选择

从（3）式可得：



CPH选择0.68&mu;F/25V的标准电容器。

根据（4）式，点灯时间为：



（3）其它元件的选择

电路中其它元件的选择如表2所示。

表2  其它元件的选择