FAN7310电子镇流器控制电路的工作原理与应用

‘电源世界>2oo5~ 9期 绿色照明 Green llluminatio FAN73 1 0电子镇流器控制电路的工作原理与应用 The Operating Principle and Appl ication of Electronic Ballast Controller FAN73 1 0 赵红 路秋生 北京信息职业技术学院 (北京 1OOO31) Zhao Hong Lu Qiusheng Beijing Professional Information Technology College(100031) 摘 要：本文介绍了FAN7310的特点、工作原理，并对其典型应用电路进行了分析。 叙 词：电子镇流器 模拟调光 数控调光 冷阴极荧光灯 Abstract：The characteristics and operating principle of FAN7310 are introduced in this article．And the typical application circuits of such controller are also analyzed． Keywords：electronic ballast analogy dimming digital dimming CCFL [中网分类号] TM923 [文献标识码] A 文章编号：1561—0349(2005)09—0041—03 l FAN73l0的控制功能 FAN7310是 美 国 Fairchild公 司生产 的用 于 LCD 背光 CCFL灯用电子镇流器控制的集成电路，它工作于恒频脉冲宽度 调制(PWM)控制方式，是一种可调光应用的电子镇流器控制集 成电路 ，根据不同的 CCFL灯管型号和 CCFL灯管驱动变压器 的参数 ，它的工作频率可以在 30kHz到 250kHz的范围内选择， 是一种新型的相移控制的集成电路。 FAN 7310的封装形式为 20引脚的 SSOP封装(参见图 1)， 引脚排列如图 2所示 。引脚功能如表 1所示。 图 1 FAN 7310封装的外形 41 I TheWorld of PowerSupply 图 2 FAN731O的引脚图 FAN 7310的驱动信号可以直接驱动功率输 出级电路，输入 工作电压范围为直流 5V~25V，通过它的 BDIM 引脚⑧可以实 现调光控制，输出功率级电路工作于全桥 ZVS工作模式，可以实 现灯电路的软启动，即可以工作于模拟调光也可以工作于数控 调光工作方式，它的工作频率可以被外部信号同步，具有外围元 件少和灯开路故障保护等功能。 2 FAN73l0的工作原理与典型应用电路 FAN 7310电路工作框图示于图 3。 绿色照明 G reen I llumination 《电源世界》2005年第 9期 晰 l⋯ ⋯ ⋯ I n n — 圜一 oUTA max．2V l oUTB C { 卜＼ Output c c 『 ＼ ． Control PGND SYNC Logic oUTC oUTD EA．OUT 61aA El rorArrp ／、 S．S ’ 1． A① ＼ UVLO1 O < v oLP tADIM ．4- ＼ R UVLO ’ I EA．AN ／ ／ oLR s0 一． n 5 j A ， 、 “ ＼ — 2V ——— ， l strurst 851aA 、，nlt ⋯ l 2．5VREF max．2V 2 REE 八 ／^ ＼ Reference & min0．5V internal ENA l BCT Blas r— 厂<＼ l BDIM >卜一Sburst 禾 — 、口 VIN lAGND — — Tn，T n —，／1 Ⅱ l 上 一 一 UVLO 5V ： 表 1 FAN7310的引脚功能 图 3 FAN7310的工作框图 引脚号 引脚符号 引脚功能 引脚号 引脚符号 引脚功能 数控调光 ① 0LP 灯开路保护 ⑩ BCT 定时电容 灯开路灯功 ② 0LR ⑥ RT 定时电阻 率输出稳定 ③ ENA 使能输入 ⑩ CT 定时电容 NM0SFET ④ S 软启动 ⑩ 0UTD 驱动输出 D PM0SFET ⑤ GND 模拟地 ⑥ 0UTC 驱动输出C 2．5V ⑥ REF ⑩ PGND 大信号地 基准电压 模拟调光 ⑦ ADIM ⑥ VIN 电源供电输入 信号输入 数控调光 PM0SFET ⑧ BDIM ⑩ 0UTA 信号输入 驱动输出 A 误差放大器 NMOSFET ⑨ EA IN ⑩ 0UTB 输入 驱动输出 B 误差放大器 同步信号 ⑩ EA一0UT ① SYNC 输出 ． 输入／输出 2．1 欠电压锁定输 出 通过欠电压锁定输出(UVLO)控制功能可以确保 FAN7310 控制集成电路在正常供电电压范围内可靠工作 ，一旦 FAN7310 的供电电压 过低，通过欠 电压锁 定输 出控 制功能可 以中止 FAN7310的工作 ，一旦 FAN7310的供电电压正常后，又可以确 保 FAN7310恢复正常工作。当 FAN7310的供电输入引脚⑥的 电压超过 5V时，FAN7310进入正常工作状态，但是一旦引脚 FAN7310引脚⑥的供电电压低于 5V，FAN7310即进入待机工 作状态，待机工作电流不大于 200~A。 2．2 ENA 当加到 FAN7310的 ENA引脚③的电压高于2V时，就可以 使 FAN7310进入工作状态，当该引脚的电压低于 0．7V时，便可 以中止 FAN7310的工作。 2．3 FAN7310的软启动控制 通过 FAN7310的S-S引脚④和 GNDG之间连接的一个电 容，可以实现 FAN7310的软启动，通过软启动电路的控制，可使 灯功率的变化由小到大缓慢变化，而不是灯功率的突然变化，即 接在 S-S引脚④和 GND引脚⑤之间的电容的参数可以决定灯 输出功率的变化速率，这个电容通过一个 6 A的电流源充电。 2．4 主振荡电路 接至 FAN7310引脚⑩CT的定时电容 CT通过 FAN7310内 ，^ · D ．～ o～ I、，I 4， 《电源世界》2005年第9期 绿 色照明 G } ] Iu nahon 部的一个基准电流源充电，和 FAN7310引脚⑩RT外接的定时 电阻RT一起决定 FAN7310的振荡频率，FAN7310正常工作时 R 的电压为 1．25V，电容 两端的锯齿波电压的幅度范围为 0．5～2V，通过调节 和RT的参数可以调节 FAN7310的振荡 频率，振荡频率可以利用下式计算： 1 Q 厂一 ‘1) 2．5 数控调光 接至 FAN7310 BCT引脚 ⑩ 与地 之 间的定 时电容通 过 FAN7310内部的一个基准电流源充电 ，和定时电阻 R 上的 1．25V电压一起来实现数控调光，这个电容上的充电电压幅度 范围为 0．5～2V，通过将 BDIM 引脚⑧的电压与 0．5～2V的锯 齿三角波电压相比较可以实现数据调光。通过调节 R 和接至 引脚⑩的电容的参数，可以调节数控调光频率，实用中一般选数 控调光频率大于 120Hz，以避免由于调光而产生灯光闪烁的问 题。数控调光频率可以利用下式计算： _，数 一 —64 X R T — 5 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 《电源世界》2005年第9期 0 5 l l 5 2 2．5 3 Tim'~m Sccs ccsMiv500 图 9 滑模控制负载变化时(R一2．4fk1．2 2．4n) 电感电流(上)与电容电压(下)波形 Timc／m Sees ccsMiv500 图 1O 二次边界控制负载变化时(R一24n一2．4fk24fD DCM 电感电流(上)与电容电压(下)波形 3 2 5 2 1．5 l 0 5 0 - 0 5 Time／m Secs ecs／div50 图 11 二次边界控制 DCM 下(R=24fD 电感电流波形局部放大图 6 结语 本文从边界控制原理出发提出了提高系统动态响应性能 及判定系统大信号稳定性 的分析方法。并将理论应用于实 际的 Buck变换器中。利用二次型边界控制及滑模 控制两种 不同的控制算法 ，对 Buck变换器进行 了闭环控制。分别利用 MATLAB绘图软件绘制了开关边界图，利用 SIMetrix仿真软 件进行了电路仿真，给 出了 CCM 及 DCM下负载扰动时的状 态变量动态响应 图。从图中可以验 证边界控制理论 的正确 性 。 边界控制理论及方法适用于所有的电力电子变换器的设 计，是一种简单方便的判定系统稳定性及提高系统动态性能的 设计方法。边界控制方法在其他电力电子开关变换器中的应用 有待于进一步推广。 参考文献 r 1]W．W．Burns III and T_G．Wilson．Analytic Derivation and E— valuation of a State-trajectory Control law for DC-DC Co n— verters．in IEEE PESC Record．1977． E2]刘明建．电子功率变换器的建模、控制及混沌问题研究．华南 理工大学博士论文．2001． [3]Kelvin K．S．Leung．Derivation of a Second-Order Switching SuHace in the Boundary Co ntrol of Buck Co nverters，in IEEE PESC，2004． 1-4]Rudiger Munzert and Philip T_Krein．Issues in Boundary Co ntro1．IEEE，1996． 作者简介 刘燕凤，女 ，1980年生，在读硕士研究生，主要从事电力电子 及其控制技术研究工作。 张波，男，1962年生，教授，博导，研究方向为电力电子与交 流传 动。 收稿 日期 ：2005一O6—12 定稿 日期 ：2005一O8—31 (上接 第 43页) 参考文献 r 1]LCD Backlight Inverter Drive IC(FAN73 10)Application NOte Fairchild Semiconductor www．fairchild．com． [2]LCD Backlight Inverter Drive IC(FAN7310)Fairchild Semi conductorⅥ，、vw．fairchild．com． 1-3]路秋生．常用高频电子镇流器电路改进及调光．中国照明电 器．2002．O1．P12—14． 1-4]路秋生．高频交流电子镇流技术发展与应用．核工业自动化． 2002．04．P2O— P34． 作者简介 路秋生，教授，主要从事电子技术、电力电子技术的教 学科 研 工作 。 收稿 日期：2OO5一O7—1O 定稿 日期 ：2005一O8—25 — — — — ⋯ ￡I ⋯ G．、 h，I ， m 陀 ”" m 4 "