摘要：介紹FMS7401型數(shù)字功率控制器的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)及基于FSM7401的鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：FMS7401；DPC；數(shù)字調(diào)光；鎮(zhèn)流器；設(shè)計(jì)
1 引言
為了控制預(yù)熱時(shí)間、最低與最高驅(qū)動(dòng)頻率及正常工作頻率等各種參數(shù)，模擬電子鎮(zhèn)流器的控制器外部必須連接一些阻容元件。這些無源元件的參數(shù)存在一些容差，而且隨著溫度的變化而變化�；谀M控制集成電路的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器需要用模擬信號(hào)控制。為了發(fā)送模擬調(diào)光信號(hào)，外部微控制器或微處理器必須通過D／A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換。
飛兆半導(dǎo)體公司推出的FMS7401型數(shù)字功率控制器(DPC)為實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流器控制、電機(jī)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(shí)別及最佳預(yù)熱時(shí)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(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(DRAM)、5通道8位ADC、帶死區(qū)時(shí)間控制的12位PWM定時(shí)器、振蕩器、增益為16的自動(dòng)調(diào)零放大器及獨(dú)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(diǎn)
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(diǎn)，例如EEPROM、RAM、ADC和可編程參考電壓等。為了實(shí)現(xiàn)快速控制，F(xiàn)MS7401內(nèi)部還集成了運(yùn)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(dá)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(dòng)鎮(zhèn)流器輸出級(jí)LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，對燈絲進(jìn)行預(yù)熱。FMS740l監(jiān)控?zé)綦娏�，能識(shí)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(shí)間。對于一般用途的I／O腳，可以多輸入喚醒�？焖�12位PWM定時(shí)器提供死區(qū)時(shí)間控制和半橋輸出驅(qū)動(dòng)。5通道8位ADC有1.2lV的內(nèi)部參考電壓，轉(zhuǎn)換時(shí)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?jǐn)?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(jìn)入器件。器件有100000個(gè)數(shù)據(jù)變化，數(shù)據(jù)保留期間40年。
4　數(shù)字鎮(zhèn)流器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于FMS7401的可編程特點(diǎn)，用其可以設(shè)計(jì)數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器。用這種電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)Biax T／E型32W燈管，工作頻率為180kHz，預(yù)熱頻率為400kHz，系統(tǒng)效率為90％，輸入功率為36W。
4.1　設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘
圖3所示為FMS7401的時(shí)鐘與PLL電路結(jié)構(gòu)。
FMS7401內(nèi)部時(shí)鐘FCLK可以調(diào)節(jié)，并通過設(shè)置初始寄存器來測試，F(xiàn)CLK可設(shè)置在2MHz。初始寄存器INT2帶飛兆公司的感光乳膠與仿真程序工具(Tool kit)。FCLK是數(shù)字倍增器或PLL輸入時(shí)鐘。PLL的倍增因數(shù)利用FS[1：O]的2位可以在4MHz、8MHz、16MHz和32MHz幾個(gè)點(diǎn)頻上調(diào)節(jié)。其中。FS[1：0]為PSCALE[6：5]，并且PLLEN的使能輸入=PSCALE[7]。若將FCLK設(shè)置在2MHz，數(shù)字倍增器的輸出取決于FS[1：0]，可以為8／16／32／64MHz，并到達(dá)數(shù)字開關(guān)輸入B。如果FSEL=1(FSEL=PSCALE[4])，數(shù)字開關(guān)Y可以是8／16／32／64MHz：如果FSEL=0，則Y為1MHz。數(shù)字開關(guān)的輸出Y變成內(nèi)部數(shù)字PWM計(jì)數(shù)器的基本時(shí)鐘頻率FPWM。FMS7401的時(shí)鐘控制寄存器PSCALE的設(shè)置如表2所示。
若PLLEN=“1”，PLL使能：若PLLEN=“0”，PLL禁止。
若FSEL=“1”，F(xiàn)PWM=FCLK×4(FS=#OOb)，或FPWM=FCLK×8(FS=#01b)，或FPWM=FCLK×16(FS=#1Ob)，或FPWM=FCLK×32(FS=#11b)；若FSEL=“0”，并且FCLK=2MHz，F(xiàn)PWM則為1MHz。
若FM=“1”，軟件執(zhí)行基本時(shí)鐘Coreclk=FCLK/2(FS=#OOb)，或Coreclk=FCLK(FS=#01b)，或Coreclk=FCLK×2(FS=#為10b)，或Coreclk=FCLK×4(FS=#11b)。若FM=“0”，Coreclk=FCLK/2。
當(dāng)FM設(shè)置為“1”時(shí)，Coreclk則為1MHz；當(dāng)FS=“0”時(shí)，Coreclk=FPWM/2。從表2可知，F(xiàn)M=PSCALE[3]。通過設(shè)置FM=“1”，軟件指令時(shí)間變?yōu)?μs。如果PSCALE設(shè)置到#11010000b。則PWM頻率FPWM變?yōu)?2MHz，最低輸出頻率為125kHz�；谶@些設(shè)置，通過減小T1RAL寄存器值，可以獲得較高的輸出驅(qū)動(dòng)頻率。表3列出FS1、FS0和FM設(shè)置與相關(guān)頻率。

摘要：介紹FMS7401型數(shù)字功率控制器的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)及基于FSM7401的鎮(zhèn)流器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：FMS7401；DPC；數(shù)字調(diào)光；鎮(zhèn)流器；設(shè)計(jì)
1 引言
為了控制預(yù)熱時(shí)間、最低與最高驅(qū)動(dòng)頻率及正常工作頻率等各種參數(shù)，模擬電子鎮(zhèn)流器的控制器外部必須連接一些阻容元件。這些無源元件的參數(shù)存在一些容差，而且隨著溫度的變化而變化。基于模擬控制集成電路的可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器需要用模擬信號(hào)控制。為了發(fā)送模擬調(diào)光信號(hào)，外部微控制器或微處理器必須通過D／A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換。
飛兆半導(dǎo)體公司推出的FMS7401型數(shù)字功率控制器(DPC)為實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流器控制、電機(jī)控制和電池管理功能提供了理想的解決方案�；贔MS7401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(shí)別及最佳預(yù)熱時(shí)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(dòng)態(tài)隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(DRAM)、5通道8位ADC、帶死區(qū)時(shí)間控制的12位PWM定時(shí)器、振蕩器、增益為16的自動(dòng)調(diào)零放大器及獨(dú)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(diǎn)
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(diǎn)，例如EEPROM、RAM、ADC和可編程參考電壓等。為了實(shí)現(xiàn)快速控制，F(xiàn)MS7401內(nèi)部還集成了運(yùn)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(dá)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(dòng)鎮(zhèn)流器輸出級(jí)LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，對燈絲進(jìn)行預(yù)熱。FMS740l監(jiān)控?zé)綦娏�，能識(shí)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(shí)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(shí)器提供死區(qū)時(shí)間控制和半橋輸出驅(qū)動(dòng)。5通道8位ADC有1.2lV的內(nèi)部參考電壓，轉(zhuǎn)換時(shí)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?jǐn)?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(jìn)入器件。器件有100000個(gè)數(shù)據(jù)變化，數(shù)據(jù)保留期間40年。
4　數(shù)字鎮(zhèn)流器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于FMS7401的可編程特點(diǎn)，用其可以設(shè)計(jì)數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器。用這種電子鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)Biax T／E型32W燈管，工作頻率為180kHz，預(yù)熱頻率為400kHz，系統(tǒng)效率為90％，輸入功率為36W。
4.1　設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘
圖3所示為FMS7401的時(shí)鐘與PLL電路結(jié)構(gòu)。
FMS7401內(nèi)部時(shí)鐘FCLK可以調(diào)節(jié)，并通過設(shè)置初始寄存器來測試，F(xiàn)CLK可設(shè)置在2MHz。初始寄存器INT2帶飛兆公司的感光乳膠與仿真程序工具(Tool kit)。FCLK是數(shù)字倍增器或PLL輸入時(shí)鐘。PLL的倍增因數(shù)利用FS[1：O]的2位可以在4MHz、8MHz、16MHz和32MHz幾個(gè)點(diǎn)頻上調(diào)節(jié)。其中。FS[1：0]為PSCALE[6：5]，并且PLLEN的使能輸入=PSCALE[7]。若將FCLK設(shè)置在2MHz，數(shù)字倍增器的輸出取決于FS[1：0]，可以為8／16／32／64MHz，并到達(dá)數(shù)字開關(guān)輸入B。如果FSEL=1(FSEL=PSCALE[4])，數(shù)字開關(guān)Y可以是8／16／32／64MHz：如果FSEL=0，則Y為1MHz。數(shù)字開關(guān)的輸出Y變成內(nèi)部數(shù)字PWM計(jì)數(shù)器的基本時(shí)鐘頻率FPWM。FMS7401的時(shí)鐘控制寄存器PSCALE的設(shè)置如表2所示。
若PLLEN=“1”，PLL使能：若PLLEN=“0”，PLL禁止。
若FSEL=“1”，F(xiàn)PWM=FCLK×4(FS=#OOb)，或FPWM=FCLK×8(FS=#01b)，或FPWM=FCLK×16(FS=#1Ob)，或FPWM=FCLK×32(FS=#11b)；若FSEL=“0”，并且FCLK=2MHz，F(xiàn)PWM則為1MHz。
若FM=“1”，軟件執(zhí)行基本時(shí)鐘Coreclk=FCLK/2(FS=#OOb)，或Coreclk=FCLK(FS=#01b)，或Coreclk=FCLK×2(FS=#為10b)，或Coreclk=FCLK×4(FS=#11b)。若FM=“0”，Coreclk=FCLK/2。
當(dāng)FM設(shè)置為“1”時(shí)，Coreclk則為1MHz；當(dāng)FS=“0”時(shí)，Coreclk=FPWM/2。從表2可知，F(xiàn)M=PSCALE[3]。通過設(shè)置FM=“1”，軟件指令時(shí)間變?yōu)?μs。如果PSCALE設(shè)置到#11010000b。則PWM頻率FPWM變?yōu)?2MHz，最低輸出頻率為125kHz�；谶@些設(shè)置，通過減小T1RAL寄存器值，可以獲得較高的輸出驅(qū)動(dòng)頻率。表3列出FS1、FS0和FM設(shè)置與相關(guān)頻率。