簡(jiǎn)單可靠的兩片式電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞：功率因數(shù)校正 電子鎮(zhèn)流器 低功耗 低成本 KA7541 FAN7527
1 引言
白熾燈的照明效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熒光燈早已是不爭(zhēng)的事實(shí)，而對(duì)于早期的電感式熒光燈鎮(zhèn)流器來(lái)說(shuō)，除了其功率因數(shù)較低以外，恐怕不少人都有過(guò)站在條凳、桌子、木床或其它可以抬高身體的鋪墊物上來(lái)回?cái)Q動(dòng)啟輝器的經(jīng)歷。因此，美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，早在20世紀(jì)90年代就已開(kāi)始限制生產(chǎn)和使用白熾燈和電感式鎮(zhèn)流器，這就為電子鎮(zhèn)流器的研制、生產(chǎn)、創(chuàng)新和發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的空間。實(shí)際上，像IR、三星、ST、西門(mén)子、摩托羅拉、
飛利浦這樣的半導(dǎo)體巨商，都沒(méi)有停止過(guò)對(duì)電子鎮(zhèn)流器控制IC的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。本文將給出選用Fairchild半導(dǎo)體公司的FAN7527作為功率因數(shù)校正控制器，而用KA7541作為熒光燈電子鎮(zhèn)流器控制器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單、可靠且成本低廉的新型電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)方案。
2 PFC控制器FAN7527簡(jiǎn)介
2.1 FAN7527的主要特點(diǎn)
FAN7527是Fairchild Semiconductor公司為在臨界傳導(dǎo)模式中進(jìn)行PFC應(yīng)用操作而專門(mén)生產(chǎn)的一種簡(jiǎn)單高效的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)校正控制器。同時(shí)也是一種低功耗的PFC控制器。該器件中的誤差放大器和乘法器的內(nèi)部門(mén)限可在電路出現(xiàn)過(guò)載時(shí)打開(kāi)輸出以進(jìn)行限流操作，同時(shí)也可以防止負(fù)載斷開(kāi)。由于這種輸出驅(qū)動(dòng)限制電路限制了功率MOSFET門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路在電源電壓中點(diǎn)處的過(guò)載，因而可大大提高整個(gè)電子鎮(zhèn)流器的可靠性。FAN7527型PFC控制器的主要特點(diǎn)如下：
*內(nèi)含啟動(dòng)定時(shí)器；
*內(nèi)含過(guò)壓比較器，可有效防止輸出電壓的跑飛；
*具有零電流檢測(cè)功能；
*帶有經(jīng)過(guò)精密調(diào)整的內(nèi)部參考；
*在高鉗位狀態(tài)，器件采用騰圖柱輸出形式；
*器件的啟動(dòng)和工作電流很低；
*具有8腳DIP和8腳SOP兩種封裝形式。
圖2 FAN7527內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖
2.2 FAN7527的功能結(jié)構(gòu)
FAN7527有8個(gè)引腳，圖1所示是它的引腳排列。各引腳的功能如下：
INV（1腳）：片內(nèi)誤差放大器的轉(zhuǎn)換輸入，在該端接一個(gè)電阻分壓器可將該端電壓設(shè)定在2.5V；
EA OUT（2腳）：片內(nèi)誤差放大器輸出，設(shè)計(jì)時(shí)通常在該端和INV端連接一個(gè)反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；
MULT（3腳）：片內(nèi)乘法器輸入端，通過(guò)連接在全波整流輸出和地間的電阻分壓器可將該端的電壓限定在3.8V以下；
CS（4腳）：PWM比較器輸入，可通過(guò)連接在芯片外部MOSFET源極上的一個(gè)電流檢測(cè)電阻來(lái)檢測(cè)器件在升壓過(guò)程中的操作電流；由于該器件內(nèi)含上升沿間隔電路，因而可以濾除電流波形上的高頻噪聲；
Idet(5腳)：零電流檢測(cè)輸入，用于檢測(cè)電感電流，以防止升壓電感輔助繞組上的電壓跌至1.8V以下;
GND（6腳）：接地端；
OUT（7腳）：大電流功率驅(qū)動(dòng)輸出，使用時(shí)應(yīng)通過(guò)一個(gè)限流電阻連至功率MOSFET的門(mén)極；
Vcc（8腳）：電源端。
圖3 KA7541的內(nèi)部功能圖
FAN7527型動(dòng)態(tài)功率因數(shù)校正控制器可用于設(shè)計(jì)高可靠、低功耗和高功率密度的電子鎮(zhèn)流器。它是一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)PFC控制器。圖2所示是FAN7527的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理框圖。
3 電子鎮(zhèn)流器控制器KA7541簡(jiǎn)介
3.1 KA7541的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
圖3所示是KA7541的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。它也是Fairchild半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種簡(jiǎn)單可靠的電子鎮(zhèn)流器專用控制芯片，同時(shí)也是最優(yōu)化、低功耗、高可靠電子鎮(zhèn)流器的最小控制單元。KA7541內(nèi)部帶有軟起動(dòng)功能，因而無(wú)需再設(shè)計(jì)外部軟起動(dòng)電路。采用KA7541設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器電路的軟起動(dòng)開(kāi)關(guān)頻率和軟起動(dòng)時(shí)間可以根據(jù)熒光燈類型的不同來(lái)進(jìn)行調(diào)整。由于KA7541內(nèi)部帶有無(wú)燈保護(hù)電路，因而可防目無(wú)燈條件下開(kāi)關(guān)輸出電流過(guò)大對(duì)電路造成的損壞。另外，電路中的輸出門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路可對(duì)功率MOSFET的門(mén)極電壓進(jìn)行鉗位，因而該門(mén)極電壓與電源電壓無(wú)關(guān)。
KA7541的主要特點(diǎn)如下：
*器件內(nèi)部帶有軟起動(dòng)功能；
*軟起動(dòng)頻率可根據(jù)熒光燈類型的不同進(jìn)行調(diào)整；
*具有無(wú)燈保護(hù)功能；
*5%的片內(nèi)帶隙參考已經(jīng)過(guò)調(diào)整；
*帶有欠壓鎖定輸出功能；
*可采用高端鉗位方式實(shí)現(xiàn)騰圖柱式輸出；
*具有很低的啟動(dòng)和工作電流。
3.2 KA7541的引腳功能
KA7541采用的是8腳DIP或SOP封裝形式，其引腳排列如圖4所示，各引腳的具體功能如下：
CS（1腳）：電路軟起動(dòng)電容連接端口。在正常工作模式，該腳上的電壓可用來(lái)確定電路的軟起動(dòng)相位。
CT（2腳）：定時(shí)電容連接端口。利用該電容的充電和放電所產(chǎn)生的鋸齒波可以決定器件內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率。
RS（3腳）：軟起動(dòng)電阻連接端口。該電阻的組織可在軟起動(dòng)模式時(shí)用來(lái)確定電路的初始開(kāi)關(guān)頻率。
Ldet（4腳）：電路保護(hù)輸入。如果該腳電壓低于2V，電路的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器輸出將被禁止。
GND（5腳）：接地引腳。
OUT2，OUT1（6，7腳）：大電流功率驅(qū)動(dòng)輸出，用于驅(qū)動(dòng)外部功率MOSFET的門(mén)極。
VCC（8腳）：器件電路引腳。
圖5 雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器的具體電路
4 簡(jiǎn)單可靠的電子鎮(zhèn)流器電路
圖5所示是選用FAN7527進(jìn)行功率因數(shù)校正，并選用KA7541作電子鎮(zhèn)流器控制器的雙管熒光燈電子鎮(zhèn)流器的具體電路。圖中，L1和C1～C4組成電磁干擾（EMI鋁箔器），壓敏電阻V1用來(lái)擬制瞬態(tài)過(guò)電壓，熱敏電阻NTC用作擬制在電路接通瞬間出現(xiàn)的浪涌電流沖擊。FAN7527和L2、D5以及開(kāi)關(guān)管Q1一起組成升壓型有源功率因數(shù)校正預(yù)變換器。而KA7541則與T1、Q2、Q3、L3和C15、L4和C16等組成半橋逆變串聯(lián)諧振式電子鎮(zhèn)流器電路。 AN>
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