简单可靠的两片式电子镇流器设计

摘要：FAN7527和KA7541分别是Fairchild Semiconductor公司生产的高效低功耗PFC控制器和电子镇流器控制器。文中介绍了它们的主要特点和引脚功能，给出了用FAN7527进行功率因数校正，并选用KA7541作为荧光灯电子镇流器件器设计的、简单、可靠且成本低廉的新型电子镇流器的电路设计方案。 关键词：功率因数校正 电子镇流器 低功耗 低成本 KA7541 FAN7527 1 引言 白炽灯的照明效率远远低于荧光灯早已是不争的事实，而对于早期的电感式荧光灯镇流器来说，除了其功率因数较低以外，恐怕不少人都有过站在条凳、桌子、木床或其它可以抬高身体的铺垫物上来回拧动启辉器的经历。因此，美国等一些发达国家，早在20世纪90年代就已开始限制生产和使用白炽灯和电感式镇流器，这就为电子镇流器的研制、生产、创新和发展提供了一个广阔的空间。实际上，像IR、三星、ST、西门子、摩托罗拉、 飞利浦这样的半导体巨商，都没有停止过对电子镇流器控制IC的开发和生产。本文将给出选用Fairchild半导体公司的FAN7527作为功率因数校正控制器，而用KA7541作为荧光灯电子镇流器控制器设计的简单、可靠且成本低廉的新型电子镇流器的设计方案。 2 PFC控制器FAN7527简介 2.1 FAN7527的主要特点 FAN7527是Fairchild Semiconductor公司为在临界传导模式中进行PFC应用操作而专门生产的一种简单高效的动态功率因数校正控制器。同时也是一种低功耗的PFC控制器。该器件中的误差放大器和乘法器的内部门限可在电路出现过载时打开输出以进行限流操作，同时也可以防止负载断开。由于这种输出驱动限制电路限制了功率MOSFET门极驱动电路在电源电压中点处的过载，因而可大大提高整个电子镇流器的可靠性。FAN7527型PFC控制器的主要特点如下： *内含启动定时器； *内含过压比较器，可有效防止输出电压的跑飞； *具有零电流检测功能； *带有经过精密调整的内部参考； *在高钳位状态，器件采用腾图柱输出形式； *器件的启动和工作电流很低； *具有8脚DIP和8脚SOP两种封装形式。 图2 FAN7527内部结构原理框图 2.2 FAN7527的功能结构 FAN7527有8个引脚，图1所示是它的引脚排列。各引脚的功能如下： INV（1脚）：片内误差放大器的转换输入，在该端接一个电阻分压器可将该端电压设定在2.5V； EA OUT（2脚）：片内误差放大器输出，设计时通常在该端和INV端连接一个反馈补偿网络； MULT（3脚）：片内乘法器输入端，通过连接在全波整流输出和地间的电阻分压器可将该端的电压限定在3.8V以下； CS（4脚）：PWM比较器输入，可通过连接在芯片外部MOSFET源极上的一个电流检测电阻来检测器件在升压过程中的操作电流；由于该器件内含上升沿间隔电路，因而可以滤除电流波形上的高频噪声； Idet(5脚)：零电流检测输入，用于检测电感电流，以防止升压电感辅助绕组上的电压跌至1.8V以下; GND（6脚）：接地端； OUT（7脚）：大电流功率驱动输出，使用时应通过一个限流电阻连至功率MOSFET的门极； Vcc（8脚）：电源端。 图3 KA7541的内部功能图 FAN7527型动态功率因数校正控制器可用于设计高可靠、低功耗和高功率密度的电子镇流器。它是一个完整的动态PFC控制器。图2所示是FAN7527的内部结构原理框图。 3 电子镇流器控制器KA7541简介 3.1 KA7541的结构特点 图3所示是KA7541的内部结构原理图。它也是Fairchild半导体公司生产的一种简单可靠的电子镇流器专用控制芯片，同时也是最优化、低功耗、高可靠电子镇流器的最小控制单元。KA7541内部带有软起动功能，因而无需再设计外部软起动电路。采用KA7541设计的电子镇流器电路的软起动开关频率和软起动时间可以根据荧光灯类型的不同来进行调整。由于KA7541内部带有无灯保护电路，因而可防目无灯条件下开关输出电流过大对电路造成的损坏。另外，电路中的输出门极驱动电路可对功率MOSFET的门极电压进行钳位，因而该门极电压与电源电压无关。 KA7541的主要特点如下： *器件内部带有软起动功能； *软起动频率可根据荧光灯类型的不同进行调整； *具有无灯保护功能； *5%的片内带隙参考已经过调整； *带有欠压锁定输出功能； *可采用高端钳位方式实现腾图柱式输出； *具有很低的启动和工作电流。 3.2 KA7541的引脚功能 KA7541采用的是8脚DIP或SOP封装形式，其引脚排列如图4所示，各引脚的具体功能如下： CS（1脚）：电路软起动电容连接端口。在正常工作模式，该脚上的电压可用来确定电路的软起动相位。 CT（2脚）：定时电容连接端口。利用该电容的充电和放电所产生的锯齿波可以决定器件内部振荡器的振荡频率。 RS（3脚）：软起动电阻连接端口。该电阻的组织可在软起动模式时用来确定电路的初始开关频率。 Ldet（4脚）：电路保护输入。如果该脚电压低于2V，电路的门极驱动器输出将被禁止。 GND（5脚）：接地引脚。 OUT2，OUT1（6，7脚）：大电流功率驱动输出，用于驱动外部功率MOSFET的门极。 VCC（8脚）：器件电路引脚。 图5 双管荧光灯电子镇流器的具体电路 4 简单可靠的电子镇流器电路 图5所示是选用FAN7527进行功率因数校正，并选用KA7541作电子镇流器控制器的双管荧光灯电子镇流器的具体电路。图中，L1和C1～C4组成电磁干扰（EMI铝箔器），压敏电阻V1用来拟制瞬态过电压，热敏电阻NTC用作拟制在电路接通瞬间出现的浪涌电流冲击。FAN7527和L2、D5以及开关管Q1一起组成升压型有源功率因数校正预变换器。而KA7541则与T1、Q2、Q3、L3和C15、L4和C16等组成半桥逆变串联谐振式电子镇流器电路。