CN101626655A - 高压钠灯电子换能器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压钠灯电子换能器，包括EMI抗干扰滤波电路、整流电路、APFC功率因数校正电路、半桥逆变电路、触发启动电路、PWM脉冲控制保护电路及高频高压点灯电路。采用变频技术实现声共振保护，采用继电器、电容、电感实现脉冲启动点灯。采用检测输出电流实现灯开路(无载)保护，灯短路时进线电流自动减少为零，保证了电子换能器不受损坏。本发明具有启动电流小，功率因数高达0.99以上，工作性能稳定，成本低，使用寿命长。在相同的亮度下灯泡所需要电功率降低30％以上，节能十分显著，安装简单，便于推广。

Description

高压钠灯电子换能器

技术领域

本发明涉及一种高压钠灯电子换能器

背景技术

目前，在国内外市场，工农业生产、国防建设、医疗、交通等领域都离不开照明光源。由其高压钠灯应用在道路、广场、小区、码头及公共场所等领域最广。

传统的高压钠灯电感式镇流器有在功率因数低和自身损耗大的缺点，大量低功率因数电器的使用对电网造成谐波污染，不但增加了供电设备的负荷，使供发电设施得不到充分利用，而且严重影响其它用电设备的正常运行。

当今世界全球都在提倡节能减排、绿色照明的大环境下，不断有节能灯、太阳能灯、无极灯等节能产品逐步走进市场。其实高压钠灯是一种高强度气体放电灯，它不但具有寿命长、光色好，还更具有极强的光效120-140im/w。而节能灯、太阳能灯、无极灯等只有30-80im/w。如何将高压钠灯所隐藏的节能潜力发掘出来是大家所关注的。据不完全统计，若将全国高压气体放电灯都能换上电子换能器，那么全国全年就可以节省电资源300亿千瓦，可以解决目前全国三分之一的电力缺口。因此，在设计中如何保证较高较强的技术指标、又能达到稳定工作；据要实现批量生产及应用环境因素需要，是现在高压钠灯电子换能器所面对的目标。

发明内容

本发明的组成包括：EMI电路①，整流电路②，APFC功率因数校正电路③，半桥逆变电路④，触发启动电路⑤，PWM脉冲控制保护电路⑥及高频高压点灯电路⑦。

所述整流电路②采用全桥整流电路，为防止电磁干扰在整流桥前级加了EMI电路①，使用两级滤波，有效抑制共模、差模干扰和电网污染。使输入电流谐波满足GB17625.1及GB17743标准规定的限量。

所述APFC功率因数校正电路③使用BOOST升压主电路将整流输出升压成稳定的400V直流电压，并能使电路功率因数高达0.99以上。同时，当AC输入电压在很大的范围波动时也能保证高压钠灯的正常工作。

所述半桥逆变电路④采用高频逆变，由2只IRF406MOSFET管组成，其控制采用UC3843单端隔离电流型PWN集成电路，并采用变频方式防止声共振，采用高频镇流电感限制灯电流，使灯电流保持恒定。

所述触发启动电路⑤采用脉冲触发方式，特点是采用继电器，在继电器吸合瞬间，根据变压器耦合电压原理限流电感侧产生高压脉冲，使灯触发点亮。

所述的PWM脉冲控制保护电路⑥，包括开路(无载)保护，短路保护和声共振保护。开路保护是通过检测输出电流实现的，如果电流为零则关断控制芯片，并且拉低控制电源，使控制电路停止工作。短路时进线电流自动减少为零，保证了电子换能器不受损坏。

本发明特点在于：(一)起动电流小，工作极为稳定；例如：一只250W电子换能器在起动时电流由200mA直到1000mA就正常稳定工作，起动时间为五分钟内。而一只250W传统电感式镇流器在瞬间起动电流4000mA，十分钟后电流为3000mA才正常工作。(二)工作电压使用范围宽；一只电子换能器一般可以在AC输入电压160V-260V正常启动工作，无频闪现象。而传统电感式镇流器只能在200V-230V范围内工作，电压少有波动都会出现明显频闪，甚至容易损坏高压钠灯的寿命。(三)环境温度在-20℃至50℃也能稳定工作。在工艺设计中另有配套防风雪、雷雨、潮湿的气候下也能正常工作的功能。如：整体产品线路组装后再灌注有防雨水潮湿的环氧树脂、产品外壳为散热型铝合金材料等设施。(四)整体线路设计中有效强可靠的灯开路(无载)、短路、声共振等保护设施。

综上所述，电子换能器是一种能为社会节省电资源，也能提高高压钠灯寿命的好产品。符合国家提倡节能减排、绿色照明的宏观纲领。本发明结构简单，使用方便，经济效益十分显著，值得大力推广。

附图说明

图1.为本发明糸统结构方框图；

图2.为本发明的电子电路原理图；

具体实施方式

如图1.图2.所示，本发明包括电子电路(1-7)。所述的电子电路主要由EMI滤波电路①、整流电路②、APFC功率因数校正电路③、半桥逆变电路④、触发启动电路⑤、PWM脉冲控制保护电路⑥和高频高压点灯电路⑦组成。

所述电子电路图2.AC220V输入(市电)经防雷电路(RV1、NTC、F1)组成进入EMI滤波电路①，由(L1-1、L1-2、L2-1、L2-2、)和(C1、C2、C3、CY1、CY2)组成两级滤波，有效抑制共模、差模干扰和电网污染。

所述EMI滤波电路①输出到整流电路②，由整流桥(BG1)进行AC→DC变换，经BOOST升压功率因数校正电路③成稳定的直流400V电压。由功率因数补偿控制集成电路(IC1)及其外围元件组成，使功率因数可达0.99以上。同时，功率因数校正电路③又是一种升压型开关稳压电源，使正常工作时灯的光通量不会随市电电压的涨落而变化。

所述的APFC功率因数校正电路③升压稳定400V直流电压经过半桥逆变电路④和电感限流后给灯供电，灯两端电压为高频高压脉冲。

所述的触发启动电路⑤由继电器(JS)、电容(21)、电感(T3)等组成点灯电路。首先400V直流经(R26)、(R27)给电容(C21)充电，当启动时，控制电路触发继电器(JS)瞬间吸合，电容放电，电感(T3)副边瞬间产生电压，通过耦合，在电感(T3)原边产生高压脉冲，点亮钠灯；灯亮后，由于钠灯的电阻特性开始正常工作，电感(T3)原边起限流作用以限制灯电流。同时继电器(JS)因电容放电完毕自动延时断开，可减少电路功耗。继电器(JS)的控制信号原理如下，当灯未点亮时，电流传感器(T4)的输出为低电平，经过逻辑电路，在(R36)处产生高电平，触发继电器吸合；当灯正常工作后，电容(C22)充电电流小于其放电电流且(R36)变为低电平，继电器(JS)自然断开。

所述的半桥逆变电路④其(IC2)采用UC3843单端隔离电流型PWM集成电路控制工作，为了防止声共振现象，采用变频模式，变频电路如图2.中所示，由(IC3)及外围电路(R31)(C19)组成多谐振荡器产生固定100HZ频率的脉冲，叠加到(IC2)UC3843的脉冲产生电路，使(IC2)UC3843产生频率范围38K～42KHZ的高频脉冲，经驱动电路驱动半桥逆变电路的两个功率MOSFET。由于电子换能器频率时刻围绕中心频率40KHZ在±2KHZ范围内变化，即使遇到声频振荡频率，由于还未来得及形成驻波，频率就已经变化，这样就避免了声共振。

所述的PWM脉冲控制保护电路⑥由(IC3)及其外围元件组成，(IC3)为带施特触发器的反相器芯片，可选用型号为74HC14或74LS14。

本发明的独特之处还在于控制保护电路的巧妙及可靠，其控制原理图如图2.所示；电流传感器检测电流经二极管(D10)整流滤波送到(IC3)的输入端1脚，开机时电流传感器输出为零，经过(IC3)电路，在6脚输出高电平，驱动继电器吸合，灯启动电路动作点亮钠灯，灯亮后，电流传感器检测到电流，使输入电平翻转，6脚输出为低，继电器断开。在没有灯的情况可以提供无灯保护，此时由于没有检测到电流，6脚输出为高，8脚输出为高，三极管(Q6)载止、(Q5)导通，使整个控制电路停止工作，起到保护作用。

Claims (6)

1.一种高压钠灯电子换能器，包括EMI电路①、整流电路②、APFC功率因数校正电路③、半桥逆变电路④、触发启动电路⑤、PWM脉冲控制保护电路⑥及高频高压点灯电路⑦；其特征在于，所述EMI电路①对输入的市电进行滤波，并输出到整流电路②，所述整流电路②输出接到APFC功率因数校正电路③，所述APFC功率因数校正电路③输出接到半桥逆变电路④，所述半桥逆变电路④输出接到高频高压点灯电路⑦。

2.根据权利要求1.所述的电子换能器，其特征在于，整流电路②采用全桥整流电路，为防止电磁干扰在整流桥前级加了EMI电路①使用两级滤波，抑制共模、差模干扰和电网污染。

3.根据权利要求1.所述的电子换能器，其特征在于，所述APFC功率因数校正电路③使用BOOST升压主电路将整流输出升压稳定的400V直流电压，并能使电路功率因数在0.99以上。

4.根据权利要求1.所述的电子换能器，其特征在于，半桥逆变电路④采用高频逆变，由2只IRF406MOSFET管组成，其控制IC采用UC3843单端隔离电流型PWM集成电路，并采用变频方式防止声共振，采用高频镇流电感限制并恒定灯电流。

5.根据权利要求1.所述的电子换能器，其特征在于，所述的触发启动电路⑤采用脉冲触发方式，采用继电器，在继电器吸合瞬间，根据变压器耦合电压原理在限流电感侧产生高频高压脉冲，使灯触发点亮。

6.根据权利要求1.所述的电子换能器，其特征在于，所述的PWM脉冲控制保护电路⑥、包括开路保护、短路保护和声共振保护，开路保护是通过检测输出电流实现的，如果电流为零则关断控制芯片，并且拉低控制电源，使控制电路停止工作，短路时进线电流自动减少为零，保证了电子换能器不受损坏。

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