CN103152958A

CN103152958A - Hid灯高频驱动电路

Info

Publication number: CN103152958A
Application number: CN2013100736307A
Authority: CN
Inventors: 潘玉灼; 黄尔南; 黄静婷
Original assignee: FUJIAN LANLAN HIGH TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD; Quanzhou Normal University
Current assignee: FUJIAN LANLAN HIGH TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO LTD; Quanzhou Normal University
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103152958B

Abstract

本发明涉及驱动电路，提供一种使HID灯的高频方波的频率出现一定程度的抖动，在运行中破坏驻波的产生，消除了声谐振现象，电路结构简单，成本低又可靠的HID灯高频驱动电路，包括EMI滤波及整流电路、有源功率因数校正电路、半桥驱动电路、高频振荡电路、电流电压保护电路、HID启动电路和HID灯，所述高频振荡电路输出端与半桥驱动电路输入端相连接，所述半桥驱动电路输出端与HID灯相连接，所述半桥驱动电路输出经电流电压保护电路与HID灯启动电路输入端相连接，所述HID启动电路输出端与HID灯相连接，还包括频率抖动电路，所述频率抖动电路与高频振荡电路输入端相连接，所述有源功率因数校正电路输出端与频率抖动电路电源端相连接。

Description

HID灯高频驱动电路

技术领域

本发明涉及驱动电路，特别涉及一种HID灯高频驱动电路。

背景技术

高强度气体放电灯（简称HID灯）采用高频电子驱动电路，在一定的频率时会发生声谐振现象，这是个令人头痛的问题。原因是:在采用高频电源驱动HID灯，管内压力波会从管内壁来回反射，当高频电流的相位与其相同，根据物理的驻波原理，此时会产生灯管与管壁共振。而共振频率与电弧管的尺寸相关。共振荡频率并非是单一的，包含一阶基波和高阶谐波。只要驱动电流的频率与其中的一个相同，就有可能产生共振现象。该共振会使电弧不稳定，出现电弧弯曲、翻滚、摇晃，直至电弧管爆裂。电弧管共振的频率与放电管的形状、尺寸、管中气体压力、温度、灯的使用时间相关，共振点会不时有所变化。为此现有的HID灯高频驱动电路一般都是采用电子镇流器来解决此问题，如中国专利申请号：201110454943.8，公开了一种HID灯电子镇流器，包括EMI滤波及整流电路，有源功率因数校正电路，高频半桥逆变电路，点灯电路，高频半桥逆变驱动电路，还包括恒功率控制电路，该恒功率控制电路的输入端与有源功率因数校正电路输出端相连，该恒功率控制电路的输出端与高频半桥逆变驱动电路相连，该恒功率控制电路采集所述有源功率因数校正电路输出端的电流，并输出不同的控制信号给高频半桥逆变驱动电路，从而调节高频半桥逆变驱动电路中控制芯片的工作频率、实现HID灯泡功率的校正和/或调节。又如中国专利申请号：200810189276.3，公开了一种HID灯电子镇流器，包括桥式整流滤波电路、二次滤波电路、放电电路、高频变压器、全桥驱动电路、单片机驱动全桥电路、单片机、直流降压电路、检测电路、双向反激式变压器和PWM控制电路，即在现有HID灯电子镇流器的基础上采用了能产生负电压的双向反激式变压器替代现有HID灯电子镇流器的单向反激式变压器,采用功率因数高、一阶系统稳定性好,负载响应速度快的PWM控制电路代替现有HID灯电子镇流器的SPWM控制电路。现有的HID灯高频驱动电路仍需采用电感镇流器来解决声共振的问题，且其成本高，电路结构复杂。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种使HID灯的高频方波的频率出现一定程度的抖动，在运行中破坏驻波的产生，消除了声谐振现象，克服HID灯高频驱动电路的不利因素，电路结构简单，成本低又可靠的HID灯高频驱动电路。

为解决此技术问题，本发明采取以下方案：HID灯高频驱动电路，包括EMI滤波及整流电路、有源功率因数校正电路、半桥驱动电路、高频振荡电路、电流电压保护电路、HID启动电路和HID灯，所述EMI滤波及整流电路输出端与有源功率因数校正电路输入端相连接，所述有源功率因数校正电路输出端分别与高频振荡电路电源端和半桥驱动电路电源端相连接为其提供电源，所述高频振荡电路输出端与半桥驱动电路输入端相连接，所述半桥驱动电路输出端与HID灯相连接，所述半桥驱动电路输出经电流电压保护电路与HID灯启动电路输入端相连接，所述电流电压保护电路还与高频振荡电路相连接，所述HID启动电路输出端与HID灯相连接，还包括频率抖动电路，所述频率抖动电路与高频振荡电路输入端相连接，所述有源功率因数校正电路输出端与频率抖动电路电源端相连接。

进一步的，所述频率抖动电路包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、R4、二极管DB3和运算放大器IC1，所述电阻R1一端与有源功率因数校正电路的电源输出端相连接，另一端接电容C1一端、电容C3一端和二极管DB3一端，所述电容C1另一端接地线，所述电容C4另一端经电阻R3与运算放大器IC1第2引脚相连接，所述二极管DB3另一端接电容C2一端和电阻R2一端，所述电容C2另一端和电阻R2另一端接地线，所述运算放大器IC1第1、第3引脚均与电阻R4一端相连接，所述电阻R4另一端接电容C4一端，电容C4另一端接高频振荡电路输入端。

进一步的，所述高频振荡电路包括PWM控制电路集成芯片IC2和振荡定时器，所述振荡定时器由电阻R5和电容C5构成，所述PWM控制电路集成芯片IC2第2引脚接电阻R5一端和频率抖动电路输出端，所述PWM控制电路集成芯片IC2第3引脚接电容C5一端，所述电阻R5另一端、电容C5另一端和所述PWM控制电路集成芯片IC2第4引脚均接地线。

进一步的，所述电流电压保护电路包括过压保护电路、过流保护电路和延时电路。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过采用在高频振荡电路前接入频率抖动电路，即400V直流母线电压通过R1对C1充电，当C1两端电压达到双向二极管DB3的开启电压时，DB3导通；C1通过DB3回路放电并对C2充电，当C2两端的电位接近DB3两端的电位时，DB3截止；此时C2开始对R2放电，从而又导致C2高电位端电压下降，DB3又开始导通。从而在C3的下端产生了以R2、C2回路时间常数的低频锯齿波，通过C3 、R3耦合到运算放大器IC1。以运算放大器IC1为中心组成了电压跟随器，对低频锯齿波进行阻抗匹配。通过R4与C4耦合到高频振荡器IC2的定时电阻R5上。此处，高频振荡器IC2是PWM控制电路集成芯片，其振荡定时器由R5、C5组成。此处可以这样理解由C4传来的低频锯齿波信号叠加到R5的两端，相当于给R5提供一个脉动电压，也就是说等同于R5是一个阻值周期性变化的定时电阻。结果是，高频振荡器IC2产生了一个有周期性变化的频率方波。当适当调整R2与相关器件的参数，兼顾对灯电流的影响，当抖动率控制在1%左右时，主观上未发现灯光有闪烁感。使HID灯的高频方波的频率出现一定程度的抖动，在运行中破坏驻波的产生，消除了声谐振现象，克服HID灯高频驱动电路的不利因素，电路结构简单，成本低又可靠，使得HID高频驱动电路无需使用电感镇流器来解决问题，是一个技术上的重大突破，可广泛推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是本发明实施例的电路结构图；

图3是本发明实施例中频率抖动电路和高频振荡电路的电路图；

图4是本发明实施例中输入高频振荡器的锯齿波实测波形图；

图5是本发明实施例中HID灯两端的电压实测波形图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1、图2，本发明的HID灯高频驱动电路，包括EMI滤波及整流电路1、有源功率因数校正电路2、半桥驱动电路3、频率抖动电路4、高频振荡电路5、电流电压保护电路6、HID启动电路7和HID灯8，所述EMI滤波及整流电路1输出端与有源功率因数校正电路2输入端相连接，所述有源功率因数校正电路2输出端分别与频率抖动电路4电源端、高频振荡电路5电源端和半桥驱动电路3电源端相连接为其提供电源，所述高频振荡电路5输出端与半桥驱动电路3输入端相连接，所述半桥驱动电路3输出端与HID灯8相连接，所述半桥驱动电路3输出经电流电压保护电路6与HID灯启动电路7输入端相连接，所述电流电压保护电路6还与高频振荡电路5相连接，所述HID启动电路7输出端与HID灯8相连接，所述频率抖动电路4与高频振荡电路5输入端相连接，所述电流电压保护电路6包括过压保护电路、过流保护电路和延时电路。

参考图3，所述频率抖动电路4包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、R4、二极管DB3和运算放大器IC1，所述电阻R1一端与有源功率因数校正电路的电源输出端相连接，另一端接电容C1一端、电容C3一端和二极管DB3一端，所述电容C1另一端接地线，所述电容C4另一端经电阻R3与运算放大器IC1第2引脚相连接，所述二极管DB3另一端接电容C2一端和电阻R2一端，所述电容C2另一端和电阻R2另一端接地线，所述运算放大器IC1第1、第3引脚均与电阻R4一端相连接，所述电阻R4另一端接电容C4一端，电容C4另一端接高频振荡电路5的PWM控制电路集成芯片IC2第2引脚，所述高频振荡电路5包括PWM控制电路集成芯片IC2和振荡定时器，所述振荡定时器由电阻R5和电容C5构成，所述PWM控制电路集成芯片IC2第2引脚接电阻R5一端和频率抖动电路的电容C4一端，所述PWM控制电路集成芯片IC2第3引脚接电容C5一端，所述电阻R5另一端、电容C5另一端和所述PWM控制电路集成芯片IC2第4引脚均接地线。

参考图4、图5，本发明通过采用在高频振荡电路前接入频率抖动电路，即400V直流母线电压通过R1对C1充电，当C1两端电压达到双向二极管DB3的开启电压时，DB3导通；C1通过DB3回路放电并对C2充电，当C2两端的电位接近DB3两端的电位时，DB3截止；此时C2开始对R2放电，从而又导致C2高电位端电压下降，DB3又开始导通。从而在C3的下端产生了以R2、C2回路时间常数的低频锯齿波，通过C3 、R3耦合到运算放大器IC1。以运算放大器IC1为中心组成了电压跟随器，对低频锯齿波进行阻抗匹配。通过R4与C4耦合到高频振荡器IC2的定时电阻R5上。此处，高频振荡器IC2是PWM控制电路集成芯片，其振荡定时器由R5、C5组成。此处可以这样理解由C4传来的低频锯齿波信号叠加到R5的两端，相当于给R5提供一个脉动电压，也就是说等同于R5是一个阻值周期性变化的定时电阻。结果是，高频振荡器IC2产生了一个有周期性变化的频率方波。当适当调整R2与相关器件的参数，兼顾对灯电流的影响，当抖动率控制在1%左右时，主观上未发现灯光有闪烁感。使HID灯的高频方波的频率出现一定程度的抖动，在运行中破坏驻波的产生，消除了声谐振现象，克服HID灯高频驱动电路的不利因素，电路结构简单，成本低又可靠，使得HID高频驱动电路无需使用电感镇流器来解决问题，是一个技术上的重大突破，可广泛推广应用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.HID灯高频驱动电路，包括EMI滤波及整流电路、有源功率因数校正电路、半桥驱动电路、高频振荡电路、电流电压保护电路、HID启动电路和HID灯，所述EMI滤波及整流电路输出端与有源功率因数校正电路输入端相连接，所述有源功率因数校正电路输出端分别与高频振荡电路电源端和半桥驱动电路电源端相连接为其提供电源，所述高频振荡电路输出端与半桥驱动电路输入端相连接，所述半桥驱动电路输出端与HID灯相连接，所述半桥驱动电路输出经电流电压保护电路与HID灯启动电路输入端相连接，所述电流电压保护电路还与高频振荡电路相连接，所述HID启动电路输出端与HID灯相连接，其特征在于：还包括频率抖动电路，所述频率抖动电路与高频振荡电路输入端相连接，所述有源功率因数校正电路输出端与频率抖动电路电源端相连接。

2.根据权利要求1所述的HID灯高频驱动电路，其特征在于：所述频率抖动电路包括电容C1、C2、C3、C4、电阻R1、R2、R3、R4、二极管DB3和运算放大器IC1，所述电阻R1一端与有源功率因数校正电路的电源输出端相连接，另一端接电容C1一端、电容C3一端和二极管DB3一端，所述电容C1另一端接地线，所述电容C4另一端经电阻R3与运算放大器IC1第2引脚相连接，所述二极管DB3另一端接电容C2一端和电阻R2一端，所述电容C2另一端和电阻R2另一端接地线，所述运算放大器IC1第1、第3引脚均与电阻R4一端相连接，所述电阻R4另一端接电容C4一端，电容C4另一端接高频振荡电路输入端。

3.根据权利要求1或2所述的HID灯高频驱动电路，其特征在于：所述高频振荡电路包括PWM控制电路集成芯片IC2和振荡定时器，所述振荡定时器由电阻R5和电容C5构成，所述PWM控制电路集成芯片IC2第2引脚接电阻R5一端和频率抖动电路输出端，所述PWM控制电路集成芯片IC2第3引脚接电容C5一端，所述电阻R5另一端、电容C5另一端和所述PWM控制电路集成芯片IC2第4引脚均接地线。

4.根据权利要求1所述的HID灯高频驱动电路，其特征在于：所述电流电压保护电路包括过压保护电路、过流保护电路和延时电路。