基于FAN7710V的新型高性能節(jié)能燈鎮(zhèn)流器電路設(shè)計(jì)

　　引言

　　在照明技術(shù)中，電子節(jié)能燈已經(jīng)日益成為人們的首選，因?yàn)槠鋺?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(guó)為了推廣電子節(jié)能燈的應(yīng)用，采取了財(cái)政補(bǔ)貼政策，就像家電下鄉(xiāng)一樣，惠及全國(guó)百姓和消費(fèi)者。

　　所謂電子節(jié)能燈，主要是指采用電子鎮(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(duì)鎮(zhèn)流器的基本要求是：電路盡可能簡(jiǎn)單，元件數(shù)量少，成本低，性能穩(wěn)定，安全可靠，使用壽命長(zhǎng)。本文以飛兆半導(dǎo)體推出的FAN7710V新型鎮(zhèn)流器控制IC為例。

　　1 關(guān)于FAN7710V的簡(jiǎn)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(shí)間(即高/低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的非交迭時(shí)間，旨在防止半橋高/低端MOSFET同時(shí)導(dǎo)通)控制電路、自適應(yīng)零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)控制器、高/低端MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器和高/低端功率MOSFET等。其中，每個(gè)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(gè)引腳功能見(jiàn)表1。

　　表1 FAN7710V引腳功能

　　FAN7710V的啟動(dòng)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(dòng)門(mén)限為13.4V，欠壓關(guān)閉門(mén)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(shí)間、預(yù)熱頻率和正常操作運(yùn)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(guò)溫度及燈開(kāi)路保護(hù)。

　　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(xiǎn)絲作用)，D1~D4和C1組成橋式全波整流濾波電路，Rstart為啟動(dòng)電阻，CVDD為啟動(dòng)和退耦電容，RT為預(yù)熱和運(yùn)行頻率設(shè)定電阻，CPH為預(yù)熱時(shí)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(jí)。

　　2.2 電路啟動(dòng)

　　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(shí)，VDC電壓經(jīng)啟動(dòng)電阻Rstart對(duì)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(mén)限電平VDDTH(ST+)后(約13.4V)，IC啟動(dòng)。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(mén)限VDDTH(ST-)之前(約11.6V)，電荷泵對(duì)CVDD充電，VDD電壓被箝位在VCL(15V)電平上。

　　2.3 自舉操作

　　FAN7710V啟動(dòng)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(guò)二極管DB對(duì)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(mén)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(dòng)電阻Rstart，減小其功率損耗，有助于提高系統(tǒng)效率。