基于FAN7710V的新型高性能节能灯镇流器设计

　　电子节能灯，主要是指采用电子镇流器的紧凑型荧光灯(CFL)。镇流器和节能灯是一体化的，安装和更换像白炽灯灯泡一样方便。电子节能灯对镇流器的基本要求是：电路尽可能简单，元件数量少，成本低，性能稳定，安全可靠，使用寿命长。本文以飞兆半导体推出的FAN7710V新型镇流器控制IC为例。

　　1 关于FAN7710V的简介

　　FAN7710V芯片集成了频率可编程振荡器、灯丝预热控制电路、死区时间(即高/低端驱动信号之间的非交迭时间，旨在防止半桥高/低端MOSFET同时导通)控制电路、自适应零电压开关(ZVS)控制器、高/低端MOSFET栅极驱动器和高/低端功率MOSFET等。其中，每个功率MOSFET的耐压达440V以上，导通态电阻RON典型值是4.6Ω(@VGS=10V，ID=190mA)。MOSFET漏-源极之间续流二极管正向压降≤1.4V(@380mA)，正向电流为380mA(正向脉冲电流达3.04A)。

　　FAN7710V采用温度范围为-40℃~125℃的8引脚DIP封装，符合欧盟RoHS指令。

　　FAN7710V各个引脚功能见表1。

　　表1 FAN7710V引脚功能

　　FAN7710V的启动电流仅约150μA，工作电流约2.6mA，在220V的AC电压下能输出20W的功率。这种控制IC的VDD启动门限为13.4V，欠压关闭门限是11.6V，内部齐纳二极管的箝位电压是15V。FAN7710V的预热时间、预热频率和正常操作运行频率均可由外部阻容元件设定，并提供有源ZVS控制和过温度及灯开路保护。

　　2 基于FAN7710V的节能灯电子镇流器

　　2.1 电路组成

　　LF是EMI滤波电感器，RF是可熔电阻(起保险丝作用)，D1~D4和C1组成桥式全波整流滤波电路，Rstart为启动电阻，CVDD为启动和退耦电容，RT为预热和运行频率设定电阻，CPH为预热时间设置电容，DB和CB分别为自举操作二极管和电容，DP1、DP2和CCP组成的电荷泵辅助电源电路，L、CP和CS组成LCC谐振输出级。

　　2.2 电路启动

　　接通AC电源，220V的AC电压经D1~D4全波整流和电容C1滤波，产生约310V的DC电压加至IC(FAN7710V)的引脚VDC。同时，VDC电压经启动电阻Rstart对电容CVDD充电，如图3所示。当IC引脚VDD上的电压VDD因CVDD充电达到导通门限电平VDDTH(ST+)后(约13.4V)，IC启动。IC引脚VDD导通后，CVDD放电，VDD电压降低，在VDD降至欠电压，关闭门限VDDTH(ST-)之前(约11.6V)，电荷泵对CVDD充电，VDD电压被箝位在VCL(15V)电平上。

　　2.3 自举操作

　　FAN7710V启动后，振荡器产生振荡，IC内低端功率MOSFET首先导通，VDD通过二极管DB对电容充电，充电电流路径是DB→CB→IC内低端MOSFET→地。

　　随自举电容CB充电，CB上电压升高。一旦CB上电压(VB-VOUT)达到9.2V的门限，IC内高端MOSFET导通，低端MOSFET关断。一旦IC中高端MOSFET导通，CB放电。只要CB上电压降至8.6V以下，IC中高端MOSFET关断，低端MOSFET导通。如此周而复始，IC中高端和低端MOSFET轮流导通，半桥在IC引脚OUT上输出占空比为50%的高频方波电压。

　　2.4 电荷泵电路操作

　　一旦半桥产生输出，在输出电压斜升沿上，电荷泵电路充电，充电电流经CCP、DP1到CVDD。在输出脉冲电压斜降沿上，电荷泵放电。

　　设置了由DCP1、DCP2和CCP组成的电荷泵电路后，可以使用低功率(0.25W)的启动电阻Rstart，减小其功率损耗，有助于提高系统效率。

　　2.5 工作模式

　　FAN7710V有4种工作模式，即预热模式、点火(点灯)模式、运行与ZVS模式及关闭模式。

　　2.5.1 预热模式A(t0~t1)

　　FAN7710V上电启动后，振荡器在最高频率上振荡，IC进入预热模式。在预热模式，预热频率fPH为正常运行(振荡)频率fosc的1.6倍，即：

　　一个2μA的电流源ICH从IC引脚CPH流出对电容CPH充电。CPH上的充电电压达到3V时，预热时间tPH结束。预热时间tPH由CPH决定，计算公式是：

　　对荧光灯灯丝预热的目的有二：一是延长灯管使用寿命;二是降低灯触发(启动)电压。