FAN7711 镇流器控制集成电路：设计与应用指南

引言

在电子照明领域，镇流器控制集成电路起着至关重要的作用。FAN7711 作为一款专为荧光灯设计的镇流器控制集成电路，凭借其独特的性能和丰富的功能，在市场上占据了一席之地。本文将深入剖析 FAN7711 的各项特性、工作原理以及应用设计，希望能为工程师们在实际设计中提供有价值的参考。

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FAN7711 概述

关键特性

FAN7711 采用了飞兆半导体独特的高压工艺，具有诸多出色特性：

• 浮动通道与低电流：具备用于自举操作至 +600V 的浮动通道，同时拥有低启动电流（120μA）和低工作电流（3.2mA）。
• 欠压锁定：带有 1.8V 迟滞的欠压锁定（UVLO）功能，确保在电压异常时的稳定工作。
• 频率与时间可调：可调节运行频率和预热时间，适应不同的应用需求。
• 主动零电压开关控制：内置主动零电压开关（ZVS）控制电路，能自动检测开关操作和开路灯状态，保护 MOSFET 不受损坏。
• 内部保护与功能：具备内部保护功能（锁存模式）、内部钳位齐纳二极管、高精度振荡器和软启动功能。

订购信息

FAN7711 提供了多种封装形式，以满足不同的应用场景：	部件编号	封装	无铅	工作温度范围	包装方式
FAN7711N	8 - DIP	是	-25℃ ~ 125℃	管装
FAN7711M	8 - SOP			管装
FAN7711MX				卷带包装

引脚配置与定义

FAN7711 的引脚配置和定义如下：	引脚编号	名称	描述
1	VpD	电源电压
2	RT	振荡器频率设置电阻
3	CPH	预热时间设置电容 1
4	GND	接地
5	LO	低端输出
6	Vs	高端浮动电源返回
7	HO	高端输出
8	VB	高端浮动电源

电气特性分析

绝对最大额定值

在使用 FAN7711 时，必须注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会损坏器件。例如，高端浮动电源（VB）的最大值为 625V，工作温度范围为 -25℃ 至 125℃ 等。

电气参数

FAN7711 的各项电气参数在不同的工作条件下有着明确的规定。例如，启动电源电流（IsT）在 VDD = 10V 时为 120μA，动态工作电源电流（lDD）在 50kHz、CL = 1nF 时为 3.2mA 等。这些参数对于电路的设计和性能评估至关重要。

典型特性研究

通过对 FAN7711 的典型特性曲线的研究，我们可以了解其在不同温度和工作条件下的性能表现。例如，启动电流、预热电流、点火电流等随温度的变化情况，以及欠压锁定阈值、振荡频率等参数与温度的关系。这些特性曲线为工程师在实际设计中提供了重要的参考依据。

工作原理与模式

欠压锁定（UVLO）功能

FAN7711 为高端和低端电路都配备了 UVLO 电路。当 VDD 达到 VDDTH(ST+) 时，UVLO 释放，芯片正常工作；当 VDD 低于 VDDTH(ST-) 时，UVLO 再次启动，所有锁存器复位。高端驱动电路也有额外的 UVLO 保护，确保在低电源电压时的正常工作。

振荡器

FAN7711 的振荡器是实现荧光灯镇流器功能的核心部分。它基于 LCC 谐振 tank 和半桥逆变器电路，通过改变振荡频率来实现预热、点火和正常运行等不同阶段的控制。预热频率（fPRE）和运行频率（fosc）可以通过外部电阻和电容进行调节，以适应不同的荧光灯特性。

操作模式

FAN7711 具有四种操作模式：

• 预热模式（t0 ~ t1）：当 VDD 超过 VDDTH(ST+) 时，芯片开始工作，内部电流源对 CPH 充电，使 CPH 电压从 0V 上升到 3V，在此期间灯进行预热，为点火做准备。
• 点火模式（t1 ~ t2）：当 CPH 电压在 3V 至 5V 之间时，振荡器降低频率，增加灯两端的电压，帮助荧光灯点火。
• 运行和主动零电压开关（AZVS）模式（t2 ~ ）：当 CPH 电压超过 5V 时，运行频率固定为 fosc；当 CPH 电压超过 ~6V 时，主动 ZVS 操作激活，通过检测输出转换时间来控制死区时间，实现零电压开关，提高效率。
• 关机模式：当 CPH 电压低于 ~2.6V 时，芯片进入关机模式，停止所有主动操作，除了 UVLO 和一些偏置电路。此外，热关机电路在芯片温度超过 ~160°C 时也会停止芯片的运行。

自动开路灯检测

FAN7711 能够自动检测开路灯状态。当灯开路时，谐振 tank 无法形成闭环，无法满足 ZVS 条件，芯片会降低 CPH 电压，增加死区时间；如果仍然无法满足 ZVS 条件，芯片将关闭，以保护逆变器开关不受损坏。

电源供应

FAN7711 的电源供应采用了电荷泵电路和自举技术。在启动阶段，通过启动电阻提供启动电流；在正常运行阶段，电荷泵电路为芯片提供稳定的电源。高端驱动电路的电源通过自举技术实现，确保在高电压下的正常工作。

设计指南

启动电路设计

启动电路的关键是选择合适的启动电阻（Rstart）。为了降低启动电阻的功耗，应选择尽可能高的阻值，但同时要满足启动电流的要求。启动电阻的选择需要考虑以下几个因素：

• 启动电流要求：Rstart 必须满足 (VDC - VDDTH(ST+)) / Rstart > IST。
• 功率额定值：为了使用低成本的 1/4Ω 电阻，Rstart 必须满足 ((VDC - VCL)²) / Rstart < 1/4[W]。
• 启动时间：启动时间可以通过调整 Rstart 和 CVDD 的值来控制。

电荷泵电流供应

电荷泵电路为芯片提供工作电流。当半桥输出上升时，CCP 充电，充电电流供应给芯片；当半桥输出下降时，CCP 通过 Dp2 放电。总供应电流（Itotal）和平均电流（Iavg）可以通过相关公式进行计算，CCP 的选择需要考虑稳定运行和热生成的因素。

灯启动时间

灯的启动时间由电源建立时间、预热时间和点火时间组成。预热时间与灯的寿命密切相关，应根据灯的特性进行选择。点火时间可以通过 CPH 电容的充电电流和电压变化来计算。

PCB 设计指南

在 PCB 设计中，需要注意以下几点：

• 旁路电容：将 VDD 到 GND 的旁路电容尽可能靠近芯片引脚，以减少电源噪声。
• 信号地和功率地分离：信号地应直接连接到整流电容，避免高电流地环路对敏感定时组件的干扰。
• 定时组件连接：CPH 和 RT 引脚的接地返回路径应直接连接到芯片的 GND 引脚。

典型应用案例

文档中提供了 32W 两灯和 20W CFL 的典型应用电路和组件列表，为工程师在实际设计中提供了参考。通过参考这些案例，工程师可以快速搭建出符合要求的电路。

总结

FAN7711 是一款功能强大、性能稳定的荧光灯镇流器控制集成电路。通过深入了解其特性、工作原理和设计指南，工程师可以充分发挥其优势，设计出高效、可靠的荧光灯镇流器电路。在实际应用中，还需要根据具体的需求和条件进行适当的调整和优化，以确保电路的最佳性能。你在使用 FAN7711 进行设计时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。