摘要：介绍FMS7401型数字功率控制器的结构、功能、特点及基于FSM7401的镇流器系统的设计。
关键词：FMS7401；DPC；数字调光；镇流器；设计
1 引言
为了控制预热时间、最低与最高驱动频率及正常工作频率等各种参数，模拟电子镇流器的控制器外部必须连接一些阻容元件。这些无源元件的参数存在一些容差，而且随着温度的变化而变化。基于模拟控制集成电路的可调光电子镇流器需要用模拟信号控制。为了发送模拟调光信号，外部微控制器或微处理器必须通过D／A转换器进行数／模转换。
飞兆半导体公司推出的FMS7401型数字功率控制器(DPC)为实现镇流器控制、电机控制和电池管理功能提供了理想的解决方案。基于FMS7401的简单、低成本、全数字调光电子镇流器能够提供更多的功能。例如荧光灯触发电压监测、无灯检测、灯寿终(EOL)识别及最佳预热时间设置等。
2 FMS7401的内部结构及引脚功能
FMS74采用14引脚PDIP、SOIC和TSSOP封装，引脚排列如图1所示。

FMS7401采用CMOS工艺制作，内置8位微控制器内核、1K字节代码EEPROM、64字节动态随机读写存储器(DRAM)、5通道8位ADC、带死区时间控制的12位PWM定时器、振荡器、增益为16的自动调零放大器及独立放大器、电平可编程比较器、看门狗复位电路及数字滤波器等。其内部结构如图2所示。表1列出FMS7401的引脚功能。

3 FMS7401的主要功能与特点
FMS7401基于数字硬件提供快速PWM和PFM。数字硬件结构含有所有传统微控制器特点，例如EEPROM、RAM、ADC和可编程参考电压等。为了实现快速控制，FMS7401内部还集成了运算放大器和模拟比较器。片内的PLL支持内部数字PWM频率高达64MHz。对于250kHz的PWM频率有8位的分辨率。

FMS7401输出可变频率脉冲，可用作驱动镇流器输出级LC串联谐振网络，对灯丝进行预热。FMS740l监控灯电流，能识别过电流、过电压、过温度、灯触发失败和灯丝断路等故障。
FMS740l的片内振荡器外部无需电阻器和电容器。振荡器有1μs的指令周期时间。对于一般用途的I／O脚，可以多输入唤醒。快速12位PWM定时器提供死区时间控制和半桥输出驱动。5通道8位ADC有1.2lV的内部参考电压，转换时间为21μs。片内有1mA的电流源产生器。FMS7401的可编程读／写具有禁止功能，软件I／O可随意选择。
FM7401支持数据EEPROM、代码EEPROM和初始化寄存器电路内部编程。电路内部编程由4线串行接口组成。为将器件设置成编程模式，系统复位期间10位操作码必须移位进入器件。器件有100000个数据变化，数据保留期间40年。
4　数字镇流器系统设计
基于FMS7401的可编程特点，用其可以设计数字化电子镇流器。用这种电子镇流器驱动Biax T／E型32W灯管，工作频率为180kHz，预热频率为400kHz，系统效率为90％，输入功率为36W。
4.1　设置系统时钟
图3所示为FMS7401的时钟与PLL电路结构。
FMS7401内部时钟FCLK可以调节，并通过设置初始寄存器来测试，FCLK可设置在2MHz。初始寄存器INT2带飞兆公司的感光乳胶与仿真程序工具(Tool kit)。FCLK是数字倍增器或PLL输入时钟。PLL的倍增因数利用FS[1：O]的2位可以在4MHz、8MHz、16MHz和32MHz几个点频上调节。其中。FS[1：0]为PSCALE[6：5]，并且PLLEN的使能输入=PSCALE[7]。若将FCLK设置在2MHz，数字倍增器的输出取决于FS[1：0]，可以为8／16／32／64MHz，并到达数字开关输入B。如果FSEL=1(FSEL=PSCALE[4])，数字开关Y可以是8／16／32／64MHz：如果FSEL=0，则Y为1MHz。数字开关的输出Y变成内部数字PWM计数器的基本时钟频率FPWM。FMS7401的时钟控制寄存器PSCALE的设置如表2所示。
若PLLEN=“1”，PLL使能：若PLLEN=“0”，PLL禁止。
若FSEL=“1”，FPWM=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，FPWM则为1MHz。
若FM=“1”，软件执行基本时钟Coreclk=FCLK/2(FS=#OOb)，或Coreclk=FCLK(FS=#01b)，或Coreclk=FCLK×2(FS=#为10b)，或Coreclk=FCLK×4(FS=#11b)。若FM=“0”，Coreclk=FCLK/2。
当FM设置为“1”时，Coreclk则为1MHz；当FS=“0”时，Coreclk=FPWM/2。从表2可知，FM=PSCALE[3]。通过设置FM=“1”，软件指令时间变为1μs。如果PSCALE设置到#11010000b。则PWM频率FPWM变为32MHz，最低输出频率为125kHz。基于这些设置，通过减小T1RAL寄存器值，可以获得较高的输出驱动频率。表3列出FS1、FS0和FM设置与相关频率。

摘要：介绍FMS7401型数字功率控制器的结构、功能、特点及基于FSM7401的镇流器系统的设计。
关键词：FMS7401；DPC；数字调光；镇流器；设计
1 引言
为了控制预热时间、最低与最高驱动频率及正常工作频率等各种参数，模拟电子镇流器的控制器外部必须连接一些阻容元件。这些无源元件的参数存在一些容差，而且随着温度的变化而变化。基于模拟控制集成电路的可调光电子镇流器需要用模拟信号控制。为了发送模拟调光信号，外部微控制器或微处理器必须通过D／A转换器进行数／模转换。
飞兆半导体公司推出的FMS7401型数字功率控制器(DPC)为实现镇流器控制、电机控制和电池管理功能提供了理想的解决方案。基于FMS7401的简单、低成本、全数字调光电子镇流器能够提供更多的功能。例如荧光灯触发电压监测、无灯检测、灯寿终(EOL)识别及最佳预热时间设置等。
2 FMS7401的内部结构及引脚功能
FMS74采用14引脚PDIP、SOIC和TSSOP封装，引脚排列如图1所示。

FMS7401采用CMOS工艺制作，内置8位微控制器内核、1K字节代码EEPROM、64字节动态随机读写存储器(DRAM)、5通道8位ADC、带死区时间控制的12位PWM定时器、振荡器、增益为16的自动调零放大器及独立放大器、电平可编程比较器、看门狗复位电路及数字滤波器等。其内部结构如图2所示。表1列出FMS7401的引脚功能。

3 FMS7401的主要功能与特点
FMS7401基于数字硬件提供快速PWM和PFM。数字硬件结构含有所有传统微控制器特点，例如EEPROM、RAM、ADC和可编程参考电压等。为了实现快速控制，FMS7401内部还集成了运算放大器和模拟比较器。片内的PLL支持内部数字PWM频率高达64MHz。对于250kHz的PWM频率有8位的分辨率。

FMS7401输出可变频率脉冲，可用作驱动镇流器输出级LC串联谐振网络，对灯丝进行预热。FMS740l监控灯电流，能识别过电流、过电压、过温度、灯触发失败和灯丝断路等故障。
FMS740l的片内振荡器外部无需电阻器和电容器。振荡器有1μs的指令周期时间。对于一般用途的I／O脚，可以多输入唤醒。快速12位PWM定时器提供死区时间控制和半桥输出驱动。5通道8位ADC有1.2lV的内部参考电压，转换时间为21μs。片内有1mA的电流源产生器。FMS7401的可编程读／写具有禁止功能，软件I／O可随意选择。
FM7401支持数据EEPROM、代码EEPROM和初始化寄存器电路内部编程。电路内部编程由4线串行接口组成。为将器件设置成编程模式，系统复位期间10位操作码必须移位进入器件。器件有100000个数据变化，数据保留期间40年。
4　数字镇流器系统设计
基于FMS7401的可编程特点，用其可以设计数字化电子镇流器。用这种电子镇流器驱动Biax T／E型32W灯管，工作频率为180kHz，预热频率为400kHz，系统效率为90％，输入功率为36W。
4.1　设置系统时钟
图3所示为FMS7401的时钟与PLL电路结构。
FMS7401内部时钟FCLK可以调节，并通过设置初始寄存器来测试，FCLK可设置在2MHz。初始寄存器INT2带飞兆公司的感光乳胶与仿真程序工具(Tool kit)。FCLK是数字倍增器或PLL输入时钟。PLL的倍增因数利用FS[1：O]的2位可以在4MHz、8MHz、16MHz和32MHz几个点频上调节。其中。FS[1：0]为PSCALE[6：5]，并且PLLEN的使能输入=PSCALE[7]。若将FCLK设置在2MHz，数字倍增器的输出取决于FS[1：0]，可以为8／16／32／64MHz，并到达数字开关输入B。如果FSEL=1(FSEL=PSCALE[4])，数字开关Y可以是8／16／32／64MHz：如果FSEL=0，则Y为1MHz。数字开关的输出Y变成内部数字PWM计数器的基本时钟频率FPWM。FMS7401的时钟控制寄存器PSCALE的设置如表2所示。
若PLLEN=“1”，PLL使能：若PLLEN=“0”，PLL禁止。
若FSEL=“1”，FPWM=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，FPWM则为1MHz。
若FM=“1”，软件执行基本时钟Coreclk=FCLK/2(FS=#OOb)，或Coreclk=FCLK(FS=#01b)，或Coreclk=FCLK×2(FS=#为10b)，或Coreclk=FCLK×4(FS=#11b)。若FM=“0”，Coreclk=FCLK/2。
当FM设置为“1”时，Coreclk则为1MHz；当FS=“0”时，Coreclk=FPWM/2。从表2可知，FM=PSCALE[3]。通过设置FM=“1”，软件指令时间变为1μs。如果PSCALE设置到#11010000b。则PWM频率FPWM变为32MHz，最低输出频率为125kHz。基于这些设置，通过减小T1RAL寄存器值，可以获得较高的输出驱动频率。表3列出FS1、FS0和FM设置与相关频率。