基于FAN7710V的CFL鎮流器原理與設計

圖6 從預熱到有源ZVS模式的瞬態波形

④關閉模式

如果利用圖7所示的外部電路，使I C 引腳C P H 上的電壓降至2.1V以下，IC則進入關閉模式。如果芯片結溫超過160℃，IC也會進入關閉狀態而停止工作。IC在關閉模式，僅消耗250μA的電流。

圖7 外部關閉控制電路

(3)燈開路自動檢測如果燈出現開路，諧振槽路將失效，半橋輸出將是電荷泵電容C CP充電和放電，出現電容性負載驅動，不再滿足ZVS條件，使IC功率耗散迅速增加，有可能使其損壞。FAN7710V能自動檢測燈開路故障，通過降低電壓U CPH增加死區時間，以滿足ZVS條件。一旦U CPH降至2V以下，IC則自動關閉，如圖8所示。為了重新啟動IC，VDD必須降至門限VDDTH(ST-)以下，以復位內部鎖存器電路。

圖8 燈開路時的相關電壓波形

2)設計實例

如果鎮流器驅動的燈管功率是20W，運行頻率fRUN=44.4kHz,預熱時間t PH=0.75s,主要元件的選擇如下：

(1)啟動電阻R start選擇。

FAN7710V的啟動電流I st=120μA，IC引腳VDD上的啟動門限電壓VDDTH(ST+)=13.5V，引腳VDD上的鉗位電壓U CL=15V。對于220V的AC電壓輸入，DC總線電壓U DC= √2×220V=311V。

R start的選擇應為滿足下式：

因此可得：R start2479kΩ。

當選擇低成本的1/4W電阻時，下式成立：

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

R start可選擇470kΩ/0.25W的電阻。

啟動時間t start為：

如果C VDD=10μF,由式(8)可得t start≈0.26s。

(2)R T和C PH的確定：

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

根據式(1)，預熱頻率為：fPH=1.6fRUN=1.6×44.4kHz≈71kHz

根據式(2)，預熱時間設置電容為C PH=(t PH×2μA)/3=(0.75×2μA)/3=0.5μF

C PH選擇0.47μF/25V的電容器。

燈點火時間根據式( 3 ) 計算：t IGN= 2C PH/12μA=2×0.47μF/12μA=78ms。

(3)電荷泵元件選擇。

電容C CP連接在半橋輸出。當半橋輸出電壓從零開始斜升時，C CP被充電，充電電流施加到IC引腳VDD，如圖9所示。充電電流為：

圖9 電荷泵操作

當半橋輸出從最大值斜降時，C CP通過二極管VDP2放電。在IC的一個開關周期中為IC提供的總電流為：

在一個開關周期內所能提供的平均電流為：

t為開關周期;fsw為開關頻率，fsw= fRUN

為保證IC穩定工作，施加到IC的平均電流選擇6.5mA。根據式(11)得：C CP=I avg/ (U DC×fsw ) = 6 . 5 m A / ( 311 V×44.4kHz) ≈470PF

二極管VDP1和VDP2選用1kV、1A的超快速恢復UF4007。

(4)其他元件的選擇L F選用1mH的電感器，R F選用0.5Ω/0.5W的可熔電阻，VD1～VD4選擇1N4007，C 1選用2 2 μF / 400 V的高溫鋁電解電容器，C VDD選用10μF/50V的高溫(105℃)鋁電解電容器，C P選用3.3nF/1kV的電容，C S選用3.3nF/630V的電容。

L 選用EE19165磁芯，280匝，電感值為2.6mH。

3 結束語

FAN7710V是一種簡單低成本CFL鎮流器控制IC。基于FAN7710V的CFL鎮流器，僅需非常少量的元件(不必外加兩個功率MOSFET)，并且其預熱時間、預熱頻率和運行頻率可由外部電阻(R T)和電容(C PH)設置，同時提供燈開路檢測及過熱保護。