基于FAN7710V的CFL镇流器原理与设计

图6 从预热到有源ZVS模式的瞬态波形

④关闭模式

如果利用图7所示的外部电路，使I C 引脚C P H 上的电压降至2.1V以下，IC则进入关闭模式。如果芯片结温超过160℃，IC也会进入关闭状态而停止工作。IC在关闭模式，仅消耗250μA的电流。

图7 外部关闭控制电路

(3)灯开路自动检测如果灯出现开路，谐振槽路将失效，半桥输出将是电荷泵电容C CP充电和放电，出现电容性负载驱动，不再满足ZVS条件，使IC功率耗散迅速增加，有可能使其损坏。FAN7710V能自动检测灯开路故障，通过降低电压U CPH增加死区时间，以满足ZVS条件。一旦U CPH降至2V以下，IC则自动关闭，如图8所示。为了重新启动IC，VDD必须降至门限VDDTH(ST-)以下，以复位内部锁存器电路。

图8 灯开路时的相关电压波形

2)设计实例

如果镇流器驱动的灯管功率是20W，运行频率fRUN=44.4kHz,预热时间t PH=0.75s,主要元件的选择如下：

(1)启动电阻R start选择。

FAN7710V的启动电流I st=120μA，IC引脚VDD上的启动门限电压VDDTH(ST+)=13.5V，引脚VDD上的钳位电压U CL=15V。对于220V的AC电压输入，DC总线电压U DC= √2×220V=311V。

R start的选择应为满足下式：

因此可得：R start2479kΩ。

当选择低成本的1/4W电阻时，下式成立：

于是可得：R start > 4 (U DC -U CL ) 2 = 4 ×(311V-15V)2=350kΩ

R start可选择470kΩ/0.25W的电阻。

启动时间t start为：

如果C VDD=10μF,由式(8)可得t start≈0.26s。

(2)R T和C PH的确定：

根据式( 5 ) 得：R T = 4 × 10 9 / f RUN = 4 ×109/44.4kHz=90kΩ

根据式(1)，预热频率为：fPH=1.6fRUN=1.6×44.4kHz≈71kHz

根据式(2)，预热时间设置电容为C PH=(t PH×2μA)/3=(0.75×2μA)/3=0.5μF

C PH选择0.47μF/25V的电容器。

灯点火时间根据式( 3 ) 计算：t IGN= 2C PH/12μA=2×0.47μF/12μA=78ms。

(3)电荷泵元件选择。

电容C CP连接在半桥输出。当半桥输出电压从零开始斜升时，C CP被充电，充电电流施加到IC引脚VDD，如图9所示。充电电流为：

图9 电荷泵操作

当半桥输出从最大值斜降时，C CP通过二极管VDP2放电。在IC的一个开关周期中为IC提供的总电流为：

在一个开关周期内所能提供的平均电流为：

t为开关周期;fsw为开关频率，fsw= fRUN

为保证IC稳定工作，施加到IC的平均电流选择6.5mA。根据式(11)得：C CP=I avg/ (U DC×fsw ) = 6 . 5 m A / ( 311 V×44.4kHz) ≈470PF

二极管VDP1和VDP2选用1kV、1A的超快速恢复UF4007。

(4)其他元件的选择L F选用1mH的电感器，R F选用0.5Ω/0.5W的可熔电阻，VD1～VD4选择1N4007，C 1选用2 2 μF / 400 V的高温铝电解电容器，C VDD选用10μF/50V的高温(105℃)铝电解电容器，C P选用3.3nF/1kV的电容，C S选用3.3nF/630V的电容。

L 选用EE19165磁芯，280匝，电感值为2.6mH。

3 结束语

FAN7710V是一种简单低成本CFL镇流器控制IC。基于FAN7710V的CFL镇流器，仅需非常少量的元件(不必外加两个功率MOSFET)，并且其预热时间、预热频率和运行频率可由外部电阻(R T)和电容(C PH)设置，同时提供灯开路检测及过热保护。