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飛兆半導體公司推出的FMS7401型數字功率控制器(DPC)為實現鎮流器控制、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、全數字調光電子鎮流器能夠提供更多的功能。例如熒光燈觸發電壓監測、無燈檢測、燈壽終(EOL)識別及最佳預熱時間設置等。

2 FMS7401的內部結構及引腳功能

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，內置8位微控制器內核、1K字節代碼EEPROM、64字節動態隨機讀寫存儲器(DRAM)、5通道8位ADC、帶死區時間控制的12位PWM定時器、振蕩器、增益為16的自動調零放大器及獨立放大器、電平可編程比較器、看門狗復位電路及數字濾波器等。其內部結構如圖2所示。表1列出FMS7401的引腳功能。

3 FMS7401的主要功能與特點

FMS7401基于數字硬件提供快速PWM和PFM。數字硬件結構含有所有傳統微控制器特點，例如EEPROM、RAM、ADC和可編程參考電壓等。為了實現快速控制，FMS7401內部還集成了運算放大器和模擬比較器。片內的PLL支持內部數字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，可用作驅動鎮流器輸出級LC串聯諧振網絡，對燈絲進行預熱。FMS740l監控燈電流，能識別過電流、過電壓、過溫度、燈觸發失敗和燈絲斷路等故障。

FMS740l的片內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定時器提供死區時間控制和半橋輸出驅動。5通道8位ADC有1.2lV的內部參考電壓，轉換時間為21μs。片內有1mA的電流源產生器。FMS7401的可編程讀／寫具有禁止功能，軟件I／O可隨意選擇。

FM7401支持數據EEPROM、代碼EEPROM和初始化寄存器電路內部編程。電路內部編程由4線串行接口組成。為將器件設置成編程模式，系統復位期間10位操作碼必須移位進入器件。器件有100000個數據變化，數據保留期間40年。

FMS7401應用電路

下圖所示為基于FMS7401的32W熒光燈全數字調光電子鎮器電路。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輸入產生的DC總線電壓是相同的(約300V)。IC2和IC3分別為高側MOSFET (V1)和低側MOSFET(V2)的柵極驅動器。L2和Cres組成LC串聯諧振網絡，C6、C7、VD6、C8、VS1、R3、VS2和C9等組成：IC1、IC2和IC3的供電電路。

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圖7所示為鎮流器的驅動頻率曲線。在半橋電路啟動之后，首先輸出預熱頻率fpre以加熱燈絲。預熱時間tpre可由IC1根據不同功率和型號的燈管編程設置，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。推薦預熱時間tpre=2s。預熱時間由IC1軟件程序中的等待循環設置。在結束預熱階段后，驅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，并接近燈觸發電壓電平。當 頻率接近輸出LC電路的諧振頻率時，發生LC串聯諧振。在Cres上產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，驅動頻率降至最低值f_run-low，鎮流器進入調光模式。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寄存器設置如下：

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

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

利用FMS7401還可以設計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字調光電子鎮流器。