引言
在照明技術(shù)中,，電子節(jié)能燈" title="節(jié)能燈">節(jié)能燈已經(jīng)日益成為人們的首選,，因為其應(yīng)用范圍廣，節(jié)能環(huán)保性能好,，是政府和企業(yè)節(jié)能減排的重要舉措之一,。在近幾年中，我國為了推廣電子節(jié)能燈的應(yīng)用,，采取了財政補貼政策,，就像家電下鄉(xiāng)一樣，惠及全國百姓和消費者,。
所謂電子節(jié)能燈,，主要是指采用電子鎮(zhèn)流器" title="鎮(zhèn)流器">鎮(zhèn)流器的緊湊型熒光燈（CFL）。鎮(zhèn)流器和節(jié)能燈是一體化的,，安裝和更換像白熾燈燈泡一樣方便,。電子節(jié)能燈對鎮(zhèn)流器的基本要求是：電路盡可能簡單，元件數(shù)量少,，成本低,，性能穩(wěn)定，安全可靠,，使用壽命長,。本文以飛兆半導(dǎo)體推出的FAN7710V" title="FAN7710V">FAN7710V新型鎮(zhèn)流器控制IC為例。
1 關(guān)于FAN7710V的簡介
FAN7710V芯片集成了頻率可編程振蕩器,、燈絲預(yù)熱控制電路,、死區(qū)時間（即高/低端驅(qū)動信號之間的非交迭時間，旨在防止半橋高/低端MOSFET同時導(dǎo)通）控制電路,、自適應(yīng)零電壓開關(guān)（ZVS）控制器,、高/低端MOSFET柵極驅(qū)動器和高/低端功率MOSFET等。其中，每個功率MOSFET的耐壓達(dá)440V以上,，導(dǎo)通態(tài)電阻RON典型值是4.6Ω（@VGS=10V,，ID=190mA）。MOSFET漏-源極之間續(xù)流二極管正向壓降≤1.4V（@380mA）,，正向電流為380mA（正向脈沖電流達(dá)3.04A）,。
FAN7710V采用溫度范圍為-40℃~125℃的8引腳DIP封裝，符合歐盟RoHS指令,。
FAN7710V各個引腳功能見表1,。
表1 FAN7710V引腳功能
FAN7710V的啟動電流僅約150μA，工作電流約2.6mA,，在220V的AC電壓下能輸出20W的功率,。這種控制IC的VDD啟動門限為13.4V，欠壓關(guān)閉門限是11.6V,，內(nèi)部齊納二極管的箝位電壓是15V,。FAN7710V的預(yù)熱時間、預(yù)熱頻率和正常操作運行頻率均可由外部阻容元件設(shè)定,，并提供有源ZVS控制和過溫度及燈開路保護,。
2 基于FAN7710V的節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器
2.1 電路組成
LF是EMI濾波電感器，RF是可熔電阻（起保險絲作用）,，D1~D4和C1組成橋式全波整流濾波電路,，Rstart為啟動電阻，CVDD為啟動和退耦電容,，RT為預(yù)熱和運行頻率設(shè)定電阻,，CPH為預(yù)熱時間設(shè)置電容，DB和CB分別為自舉操作二極管和電容,，DP1,、DP2和CCP組成的電荷泵輔助電源電路，L,、CP和CS組成LCC諧振輸出級,。
2.2 電路啟動
接通AC電源,，220V的AC電壓經(jīng)D1~D4全波整流和電容C1濾波,，產(chǎn)生約310V的DC電壓加至IC（FAN7710V）的引腳VDC。同時,，VDC電壓經(jīng)啟動電阻Rstart對電容CVDD充電,，如圖3所示。當(dāng)IC引腳VDD上的電壓VDD因CVDD充電達(dá)到導(dǎo)通門限電平VDDTH（ST+）后（約13.4V）,，IC啟動,。IC引腳VDD導(dǎo)通后，CVDD放電，VDD電壓降低,，在VDD降至欠電壓,，關(guān)閉門限VDDTH（ST-）之前（約11.6V），電荷泵對CVDD充電,，VDD電壓被箝位在VCL（15V）電平上,。
2.3 自舉操作
FAN7710V啟動后，振蕩器產(chǎn)生振蕩,，IC內(nèi)低端功率MOSFET首先導(dǎo)通,，VDD通過二極管DB對電容充電，充電電流路徑是DB→CB→IC內(nèi)低端MOSFET→地,。
隨自舉電容CB充電,，CB上電壓升高。一旦CB上電壓（VB-VOUT）達(dá)到9.2V的門限,，IC內(nèi)高端MOSFET導(dǎo)通,，低端MOSFET關(guān)斷。一旦IC中高端MOSFET導(dǎo)通,，CB放電,。只要CB上電壓降至8.6V以下，IC中高端MOSFET關(guān)斷,，低端MOSFET導(dǎo)通,。如此周而復(fù)始，IC中高端和低端MOSFET輪流導(dǎo)通,，半橋在IC引腳OUT上輸出占空比為50%的高頻方波電壓,。
2.4 電荷泵電路操作
一旦半橋產(chǎn)生輸出，在輸出電壓斜升沿上,，電荷泵電路充電,，充電電流經(jīng)CCP、DP1到CVDD,。在輸出脈沖電壓斜降沿上,，電荷泵放電。
設(shè)置了由DCP1,、DCP2和CCP組成的電荷泵電路后,，可以使用低功率（0.25W）的啟動電阻Rstart，減小其功率損耗,，有助于提高系統(tǒng)效率,。
2.5 工作模式
FAN7710V有4種工作模式，即預(yù)熱模式,、點火（點燈）模式,、運行與ZVS模式及關(guān)閉模式,。
2.5.1 預(yù)熱模式A（t0~t1）
FAN7710V上電啟動后，振蕩器在最高頻率上振蕩,，IC進入預(yù)熱模式,。在預(yù)熱模式，預(yù)熱頻率fPH為正常運行（振蕩）頻率fosc的1.6倍,，即：
一個2μA的電流源ICH從IC引腳CPH流出對電容CPH充電,。CPH上的充電電壓達(dá)到3V時，預(yù)熱時間tPH結(jié)束,。預(yù)熱時間tPH由CPH決定,，計算公式是：
對熒光燈燈絲預(yù)熱的目的有二：一是延長燈管使用壽命；二是降低燈觸發(fā)（啟動）電壓,。
2.5.2 點火（觸發(fā)）模式B（t1~t2）
預(yù)熱結(jié)束后,，對CPH的充電電流增加到IIG（12μA），振蕩器頻率向運行頻率fRUN偏移,。CPH上的電壓從3V增加到5V的過程,，即為點火時間tIG，計算公式為：
在頻率下偏掃描過程中,，當(dāng)頻率接近LCC諧振電路的固有頻率時,，將發(fā)生串聯(lián)諧振，在電容CP上產(chǎn)生一個足夠高的電壓（600~1200V）將燈管點燃,。
2.5.3 運行模式（>t2）和有源ZVS模式（>t3）
當(dāng)電壓VCPH超過5V時,，IC進入運行模式，頻率fRUN被RT固定在一個不變值上,，計算公式為：
VCPH從5V到6V（t2~t3）這段時間,，為有源ZVS作準(zhǔn)備。一旦VCPH達(dá)到6V,，有源ZVS被觸發(fā),，GQX死區(qū)時間tDT最短（僅1μs）。IC內(nèi)部功率MOSFET工作在ZVS,，有最小的功率損耗,。如果ZVS失效，VCPH將降低,，以增加死區(qū)時間,，來滿足ZVS條件。
2.5.4 關(guān)閉模式
FAN7710V的熱關(guān)閉電路感測IC的結(jié)溫,。只要芯片溫度超過約160℃,，熱關(guān)閉電路將會使IC操作停止,。
如果IC引腳CPH上的電壓VCPH>2-1V,，IC也將進入關(guān)閉模式,。
FAN7710V在關(guān)閉模式，僅消耗約250μA的電流,。
2.6 燈開路檢測
FAN7710V能夠自動檢測燈開路故障并自動關(guān)閉,。
2.7 元件選擇
對于節(jié)能燈電子鎮(zhèn)流器電路，如果AC輸入電壓是220V,，燈管功率是20W,，燈絲預(yù)熱時間tPH=1s，正常運行頻率fRUN=49KHz,，主要元件的選擇如下：
?。?）頻率設(shè)置電阻RT選擇
根據(jù)（5）式可得：
選擇RT=82kΩ，額定功率為1/4W,。
根據(jù)（1）式,，預(yù)熱頻率為：
（2）預(yù)熱電容CPH選擇
從（3）式可得：
CPH選擇0.68μF/25V的標(biāo)準(zhǔn)電容器,。
根據(jù)（4）式,，點燈時間為：
（3）其它元件的選擇
電路中其它元件的選擇如表2所示,。
表2 其它元件的選擇
3 結(jié)語
采用控制器FAN7710V的節(jié)能燈鎮(zhèn)流器,，依據(jù)上述的介紹，其預(yù)熱時間,、預(yù)熱頻率,、點燈時間、運行頻率可編程,，并提供有源ZVS控制,、燈開路檢測和熱關(guān)閉保護，是目前優(yōu)選方案之一,。