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飛兆半導(dǎo)體公司推出的FMS7401型數(shù)字功率控制器(DPC)為實現(xiàn)鎮(zhèn)流器控制、電機控制和電池管理功能提供了理想的解決方案。基于FMS7401的簡單、低成本、全數(shù)字調(diào)光電子鎮(zhèn)流器能夠提供更多的功能。例如熒光燈觸發(fā)電壓監(jiān)測、無燈檢測、燈壽終(EOL)識別及最佳預(yù)熱時間設(shè)置等。

2 FMS7401的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

FMS74采用14引腳PDIP、SOIC和TSSOP封裝，引腳排列如圖1所示。

FMS7401采用CMOS工藝制作，內(nèi)置8位微控制器內(nèi)核、1K字節(jié)代碼EEPROM、64字節(jié)動態(tài)隨機讀寫存儲器(DRAM)、5通道8位ADC、帶死區(qū)時間控制的12位PWM定時器、振蕩器、增益為16的自動調(diào)零放大器及獨立放大器、電平可編程比較器、看門狗復(fù)位電路及數(shù)字濾波器等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。表1列出FMS7401的引腳功能。

3 FMS7401的主要功能與特點

FMS7401基于數(shù)字硬件提供快速PWM和PFM。數(shù)字硬件結(jié)構(gòu)含有所有傳統(tǒng)微控制器特點，例如EEPROM、RAM、ADC和可編程參考電壓等。為了實現(xiàn)快速控制，F(xiàn)MS7401內(nèi)部還集成了運算放大器和模擬比較器。片內(nèi)的PLL支持內(nèi)部數(shù)字PWM頻率高達64MHz。對于250kHz的PWM頻率有8位的分辨率。

FMS7401輸出可變頻率脈沖，可用作驅(qū)動鎮(zhèn)流器輸出級LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，對燈絲進行預(yù)熱。FMS740l監(jiān)控燈電流，能識別過電流、過電壓、過溫度、燈觸發(fā)失敗和燈絲斷路等故障。

FMS740l的片內(nèi)振蕩器外部無需電阻器和電容器。振蕩器有1μs的指令周期時間。對于一般用途的I／O腳，可以多輸入喚醒。快速12位PWM定時器提供死區(qū)時間控制和半橋輸出驅(qū)動。5通道8位ADC有1.2lV的內(nèi)部參考電壓，轉(zhuǎn)換時間為21μs。片內(nèi)有1mA的電流源產(chǎn)生器。FMS7401的可編程讀／寫具有禁止功能，軟件I／O可隨意選擇。

FM7401支持數(shù)據(jù)EEPROM、代碼EEPROM和初始化寄存器電路內(nèi)部編程。電路內(nèi)部編程由4線串行接口組成。為將器件設(shè)置成編程模式，系統(tǒng)復(fù)位期間10位操作碼必須移位進入器件。器件有100000個數(shù)據(jù)變化，數(shù)據(jù)保留期間40年。

FMS7401應(yīng)用電路

下圖所示為基于FMS7401的32W熒光燈全數(shù)字調(diào)光電子鎮(zhèn)器電路。110V的AC輸入采用倍壓整流電路，220V的AC輸入采用全橋整流濾波電路。因此，二種AC輸入產(chǎn)生的DC總線電壓是相同的(約300V)。IC2和IC3分別為高側(cè)MOSFET (V1)和低側(cè)MOSFET(V2)的柵極驅(qū)動器。L2和Cres組成LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，C6、C7、VD6、C8、VS1、R3、VS2和C9等組成：IC1、IC2和IC3的供電電路。

點擊看原圖

圖7所示為鎮(zhèn)流器的驅(qū)動頻率曲線。在半橋電路啟動之后，首先輸出預(yù)熱頻率fpre以加熱燈絲。預(yù)熱時間tpre可由IC1根據(jù)不同功率和型號的燈管編程設(shè)置，不需要任何無源元件。對于GE照明公司的32W BiaxT／E燈管，額定電壓是100V，額定電流為0.32A。推薦預(yù)熱時間tpre=2s。預(yù)熱時間由IC1軟件程序中的等待循環(huán)設(shè)置。在結(jié)束預(yù)熱階段后，驅(qū)動頻率通過增加軟件程序中的T1RA值降低。隨頻率向低處掃描，燈電壓增加，并接近燈觸發(fā)電壓電平。當 頻率接近輸出LC電路的諧振頻率時，發(fā)生LC串聯(lián)諧振。在Cres上產(chǎn)生足夠高的電壓使燈管擊穿而點亮。在L2=330μH和Cres=1.5nF下，諧振頻率為226kHz。

燈一旦觸發(fā)，驅(qū)動頻率降至最低值f_run-low，鎮(zhèn)流器進入調(diào)光模式。在頻率從f_run-low開始向f_run-high線性增加過程中，L2的阻抗逐漸增大，燈電流減小，燈光漸暗。

不同工作模式的頻率f和周期T由T1RA寄存器設(shè)置如下：

為使驅(qū)動頻率有125kHz～500kHz的變化范圍，IC1的時鐘設(shè)置在2MHz，死區(qū)時間(t_dead)設(shè)置在0.1μs。在驅(qū)動頻率為f_run-low(178kHz)時，燈亮度最大(100％)；當驅(qū)動頻率升至f_run-high(267kHz)時，燈光最暗。

在故障情況下，IC1輸出控制端口被設(shè)置到低電平，IC2和IC3的HO腳及LO腳驅(qū)動輸出被禁止V1和V2截止。

利用FMS7401還可以設(shè)計F8T15／8W、F15T8／15W、F32T8／32W和F40T12／40W等不同型號和不同功率的熒光燈的數(shù)字調(diào)光電子鎮(zhèn)流器。