簡單可靠的兩片式電子鎮(zhèn)流器設計
摘要：FAN7527和KA7541分別是Fairchild Semiconductor公司生產(chǎn)的高效低功耗PFC控制器和電子鎮(zhèn)流器控制器。文中介紹了它們的主要特點和引腳功能，給出了用FAN7527進行功率因數(shù)校正，并選用KA7541作為熒光燈電子鎮(zhèn)流器件器設計的、簡單、可靠且成本低廉的新型電子鎮(zhèn)流器的電路設計方案。
關鍵詞：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遠低于熒光燈早已是不爭的事實，而對于早期的電感式熒光燈鎮(zhèn)流器來說，除了其功率因數(shù)較低以外，恐怕不少人都有過站在條凳、桌子、木床或其它可以抬高身體的鋪墊物上來回擰動啟輝器的經(jīng)歷。因此，美國等一些發(fā)達國家，早在20世紀90年代就已開始限制生產(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)展提供了一個廣闊的空間。實際上，像IR、三星、ST、西門子、摩托羅拉、飛利浦這樣的半導體巨商，都沒有停止過對電子鎮(zhèn)流器控制IC的開發(fā)和生產(chǎn)。本文將給出選用Fairchild半導體公司的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)流器控制器設計的簡單、可靠且成本低廉的新型電子鎮(zhèn)流器的設計方案。
2 PFC控制器FAN7527簡介
2.1 FAN7527的主要特點
FAN7527是Fairchild Semiconductor公司為在臨界傳導模式中進行PFC應用操作而專門生產(chǎn)的一種簡單高效的動態(tài)功率因數(shù)校正控制器。同時也是一種低功耗的PFC控制器。該器件中的誤差放大器和乘法器的內(nèi)部門限可在電路出現(xiàn)過載時打開輸出以進行限流操作，同時也可以防止負載斷開。由于這種輸出驅(qū)動限制電路限制了功率MOSFET門極驅(qū)動電路在電源電壓中點處的過載，因而可大大提高整個電子鎮(zhèn)流器的可靠性。FAN7527型PFC控制器的主要特點如下：
*內(nèi)含啟動定時器；
*內(nèi)含過壓比較器，可有效防止輸出電壓的跑飛；
*具有零電流檢測功能；
*帶有經(jīng)過精密調(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)部結構原理框圖
2.2 FAN7527的功能結構
FAN7527有8個引腳，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，在該端接一個電阻分壓器可將該端電壓設定在2.5V；
EA OUT（2腳）：片內(nèi)誤差放大器輸出，設計時通常在該端和INV端連接一個反饋補償網(wǎng)絡；
MULT（3腳）：片內(nèi)乘法器輸入端，通過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，可通過連接在芯片外部MOSFET源極上的一個電流檢測電阻來檢測器件在升壓過程中的操作電流；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)：零電流檢測輸入，用于檢測電感電流，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)動輸出，使用時應通過一個限流電阻連至功率MOSFET的門極；
Vcc（8腳）：電源端。
圖3 KA7541的內(nèi)部功能圖
FAN7527型動態(tài)功率因數(shù)校正控制器可用于設計高可靠、低功耗和高功率密度的電子鎮(zhèn)流器。它是一個完整的動態(tài)PFC控制器。圖2所示是FAN7527的內(nèi)部結構原理框圖。
3 電子鎮(zhèn)流器控制器KA7541簡介
3.1 KA7541的結構特點
圖3所示是KA7541的內(nèi)部結構原理圖。它也是Fairchild半導體公司生產(chǎn)的一種簡單可靠的電子鎮(zhèn)流器專用控制芯片，同時也是最優(yōu)化、低功耗、高可靠電子鎮(zhèn)流器的最小控制單元。KA7541內(nèi)部帶有軟起動功能，因而無需再設計外部軟起動電路。采用KA7541設計的電子鎮(zhèn)流器電路的軟起動開關頻率和軟起動時間可以根據(jù)熒光燈類型的不同來進行調(diào)整。由于KA7541內(nèi)部帶有無燈保護電路，因而可防目無燈條件下開關輸出電流過大對電路造成的損壞。另外，電路中的輸出門極驅(qū)動電路可對功率MOSFET的門極電壓進行鉗位，因而該門極電壓與電源電壓無關。
KA7541的主要特點如下：
*器件內(nèi)部帶有軟起動功能；
*軟起動頻率可根據(jù)熒光燈類型的不同進行調(diào)整；
*具有無燈保護功能；
*5%的片內(nèi)帶隙參考已經(jīng)過調(diào)整；
*帶有欠壓鎖定輸出功能；
*可采用高端鉗位方式實現(xiàn)騰圖柱式輸出；
*具有很低的啟動和工作電流。
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）：電路軟起動電容連接端口。在正常工作模式，該腳上的電壓可用來確定電路的軟起動相位。
CT（2腳）：定時電容連接端口。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）：軟起動電阻連接端口。該電阻的組織可在軟起動模式時用來確定電路的初始開關頻率。
Ldet（4腳）：電路保護輸入。如果該腳電壓低于2V，電路的門極驅(qū)動器輸出將被禁止。
GND（5腳）：接地引腳。
OUT2，OUT1（6，7腳）：大電流功率驅(qū)動輸出，用于驅(qū)動外部功率MOSFET的門極。
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 簡單可靠的電子鎮(zhèn)流器電路 圖5所示是選用FAN7527進行功率因數(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用來擬制瞬態(tài)過電壓，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以及開關管Q1一起組成升壓型有源功率因數(shù)校正預變換器。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。