飞兆(Fairchild)半导体公司近期推出的FAN7710是一种简单高性能紧凑型节能灯(CFL)电子镇流器控制IC。采用FAN7710设计CFL电子镇流器,可以驱动最大功率20W的节能灯,能使外部元件最少化,节省印制电路板(PCB)面积,并且有较低的功率耗散。
FAN7710的结构与特点
FAN7710采用8引脚DIP封装,工作温度范围从-25℃到125℃。FAN7710芯片不仅含有控制电路和600V的半桥驱动器,而且嵌入了作为开关使用的550V/6.5Ω的两个功率MOS-FET,其内部结构框图如下图所示。
FAN7710的控制电路主要包含振荡器、预热控制电路、死区时间(即其中一个驱动器由导通变为截止后到另一个驱动器从截止变为导通时的时间间隔)控制电路、自适应零电压开关(ZVS)控制器和控制逻辑等。
FAN771O像飞利浦的UBA2024一样,集控制、驱动电路和MOSFET于一体,但性能优于UBA2024。FAN771O的预热频率、预热时间、点火(即触发启动)时间和运行频率等根据需要可编程,并提供自适应ZVS控制,与IR公司的IR2520D相类似,但IR2520D并未内置两个功率MOSFET,也不具备过温度关闭功能。因此,FAN7710较同类IC更具有竞争能力。FAN7710的启动电流仅约120μA,工作电流约为2.7mA,在Vdd引脚提供欠电压锁定(UVLO)和15.4V的齐纳(Zener)二极管箝位。
FAN7710还内置灯开路或灯未接入检测电路,无需外加专门的检测电路。FAN7710的振荡器仅需外部一个电阻(Rt),而无需外接定时电容(Ct)。
基于FAN7710的20W节能灯电子镇流器电路
由FAN7710组成的20W节能灯电子镇流器电路如下图所示。
在上图中,F1为保险丝,Lf与Cf为输入电磁干扰(EMI)滤波器,D1~D4为桥式整流器、C1为平滑(滤波)电容,Db和Cb为自举二极管和自举电容,Dc1、、Dc2、Csn、R1和C2组成电荷泵电路,Rt为频率设置电阻,Cph为预热时间和点火时间设置电容,Cs为交流耦合电容,Ls和Cp及Cs组成LC谐振槽路。
在加电后,全波整流滤波输出电压(约300V)通过启动电阻Rst对电容C2充电。当C2上的充电电压达13.5V时,IC内振荡器启动,在预热频率FPh上振荡。镇流器输出高频电流对灯丝加热,而在灯管上不会产生一个足以使灯管导通的电压。预热的目的除了延长灯寿命之外,还能降低灯点火电压。一旦半桥产生输出,JC引脚Vdd上的电流由电荷泵提供。
从振荡器开始振荡时刻起,IC脚3流出一个1.4μA的电流Iph对电容Iph充电。当Cph上的电压从0V升至3V时,预热时间结束,预热时间
预热频率Fph为振荡器频率fosc(即正常运行频率)的1.6倍,即Fph=1.6fosc=
预热阶段完成后,Cph上的充电电流Iigh达9.6 μA,Cph上的电压继续升高,开关频率从Fph向fosc:下偏,如下图所示。
一旦频率接近输出LC槽路的固有频率时,则发生串联谐振,在电容CP上产生一个足够高的电压使灯管电离而点亮。Cph上的电压从3V升至5V时的历经时间,则为点火时间tign,其值tign=(5V-3V)
一旦灯被点亮,IC进入正常工作阶段,运行频率fosc仅由Rt确定,其值
在灯进入正常燃点后,FAN771O通过控制死区时间Tdt(1~3.4μs)来适应ZVS,从而有最小的开关损耗和EMI。FAN7710对于灯开路故障能自动检测并提供保护。当芯片结温超过165℃时,IC的热关闭电路将被激活,半桥驱动器输出将截止。当芯片冷却到一定温度时(如120℃),IC将自动重新启动。
如果将IC引脚CPH上的电压通过外部电路拉低到2.6V以下,IC也将进入关闭状态。IC在关闭模式,仅消耗250μA的电源电流。
下图所示为20W3U型一体化电子节能灯实物示图。