CN104320897A - 高压钠灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压钠灯电子镇流器，包括对输入的交流电源进行滤波的EMI电路、对EMI电路的输出信号进行整流的全桥整流电路、将全桥整流电路的输出信号逆变为低频正弦波并供给高压钠灯的半桥逆变电路、为高压钠灯提供触发信号而将其点亮的触发启动电路。其还包括与半桥逆变电路相连接而对高压钠灯提供开路和短路保护的保护电路。本发明的高压钠灯电子镇流器具有电路结构简单、成本较低、使用寿命长的优点，且其适用于大功率产品，不存在声谐振现象，具有广泛的适用性。

Description

高压钠灯电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种适用于高压钠灯的电子镇流器。

背景技术

随着国家绿色照明的实施，将新的电力电子技术广泛的应用到电气照明中去，已备受瞩目，所以寻求，绿色、高效、长寿命、价廉等优点的照明设备已成为必然。在众多光源中，高压钠灯的光效是最高的，而且其还有寿命长，显色性好，光穿透性强等优点，被称为第三代的光源来替代传统光源，与之匹配的传统电感镇流器，效率低，体积大，重量重等缺点，已经不能满足人们对照明设备绿色，节能的要求。所以设计一种高效率、高光效、体积小、电磁兼容性优良等优点的电子镇流器来与之匹配。

目前一般的镇流器电路结构有如下几种：

1、如附图1所示，该镇流器电路包括全桥整流电路、升压电路、功率控制电路以及半桥电路。此种电路结构复杂，元器件多，成本高，主电路中使用电解电容滤波，镇流器寿命短，且半桥电路输出波形为交流方波。

2、如附图2和附图3所示，该镇流器电路包括将交流转为直流的整流电路、升压电路和半桥逆变电路。此种电路结构简单，元器件少，主电路中使用电解电容滤波，镇流器寿命短。半桥输出波形为交流方波，而且有声谐振现象。虽然也有变频技术的，但不能彻底解决声谐振现象。

3、如附图4和附图5所示，该镇流器电路也是由将交流转为直流的整流电路、升压电路和半桥逆变电路构成。此种电路结构较简单，主电路中使用电解电容滤波分压，镇流器寿命短，而且母线电压由升压电路 提升至500V左右，但点火电压低约250V,仅适用于小功率产品（250W以下）。半桥输出波形为交流方波。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决上述现有的镇流器电路存在的成本高、寿命短、有声谐振现象以及不适用于大功率等问题的高压钠灯电子镇流器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压钠灯电子镇流器，包括对输入的交流电源进行滤波的EMI电路、对所述的EMI电路的输出信号进行整流的全桥整流电路、将所述的全桥整流电路的输出信号逆变为低频正弦波并供给高压钠灯的半桥逆变电路、为所述的高压钠灯提供触发信号而将其点亮的触发启动电路。

所述的高压钠灯电子镇流器还包括与所述的半桥逆变电路相连接而对所述的高压钠灯提供开路和短路保护的保护电路。

所述的高压钠灯电子镇流器还包括提供辅助电源的辅助电源电路。

所述的辅助电源电路为输入端与所述的全桥整流电路相连接的降压电路。

所述的半桥逆变电路包括四只MOS管和两只电流互感器以及微控制器芯片；其中两只所述的MOS管串联形成第一支路，另外两只所述的MOS管与两只所述的电流互感器交替串联形成第二支路，所述的第一支路和所述的第二支路相并联并分别与所述的微控制器芯片相连接。

所述的半桥逆变电路的输出信号经限流电感后供给所述的高压钠灯。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的高压钠灯电子镇流器具有电路结构简单、成本较低、使用寿命长的优点，且其适用于大功率产品，不存在声谐振现象，具有广泛的适用性。

附图说明

附图1为现有的第一种镇流器的原理框图。

附图2为现有的第二种镇流器的原理框图。

附图3为现有的第二种镇流器的电路原理图。

附图4为现有的第三种镇流器的原理框图。

附图5为现有的第三种镇流器的电路原理图。

附图6为本发明的高压钠灯电子镇流器原理框图。

附图7为本发明的高压钠灯电子镇流器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：参见附图6和附图7所示，一种高压钠灯电子镇流器，包括EMI电路、全桥整流电路、半桥逆变电路和触发启动电路。该高压钠灯电子镇流器还可以包括保护电路和辅助电源电路。

EMI电路用于对输入的交流电源进行滤波，该EMI电路包括串接的热敏电阻NTC1以及并联的压敏电阻ER1。其中，热敏电阻NTC1用于防止开机瞬间的大电流脉冲损坏其后级电路，而压敏电阻ER1用于吸收瞬间的高压损坏后级元器件。

全桥整流电路用于对EMI电路的输出信号进行整流，为防止电磁干扰而在整流桥前级加了EMI电路，使用单级高感量共模滤波，有效抑制共模干扰和污染。

半桥逆变电路用于将全桥整流电路的输出信号逆变为低频正弦波并供给高压钠灯。具体的，半桥逆变电路包括四只MOS管Q1，Q2，Q5，Q6和两只电流互感器CT1，CT2以及微控制器芯片IC1。其中两只MOS管Q2，Q6串联形成第一支路，另外两只MOS管Q1，Q5与两只电流互感器CT1，CT2交替串联形成第二支路，第一支路和第二支路相并联。第一支路和第二支路的一端分别连接至一微控制器芯片IC1，该微控制器芯片IC1用于发出各种控制信号以及检测电路的工作状态等。通过微控制器芯片IC1可有效控制半桥逆变电路工作在准临界模式，提高电源整体效率，使逆变后的波形为低频正弦波，可有效防止声谐振的发生。半桥逆变电路的输出信号经限流电感后供给高压钠灯。

触发启动电路用于为高压钠灯提供触发信号而将其点亮。触发启动电路包括能够发出出发脉冲信号的微控制器芯片IC1，其后续经MOS管Q3连接有电感L3，L5，L2组成的高压发生电路来使高压钠灯点亮。

保护电路与半桥逆变电路相连接而对高压钠灯提供开路和短路保护。开路保护是通过检测流经MOS管的电流及桥臂电压实现的。短路保护是通过检测桥臂电压实现的，如果电压小于某个设定值则关断驱动，使控制电路停止工作。

辅助电源电路为输入端与全桥整流电路相连接的降压电路，其为该镇流器中的各个部分提供辅助电源。启动时由整流桥D1输出经二极管D27后由芯片U6，电感L6，二极管D30组成降压电路，降压后为自身及其它IC供电。

该镇流器的工作过程为：输入交流市电经过EMI电路和全桥整流电路后，经MKP电容C2滤波，经二极管D27后由U6，L6，D30组成降压电路，降至直流14.5V为自身U6及所有的控制电路供电。芯片IC1供电是由VI经R60 限流和U7稳压后，电压为+5V。经全桥整流后310V直流电压经过半桥逆变和电感限流后给高压钠灯供电，高压钠灯两端电压为高频脉冲。启动触发电路由IC1，Q3，L3，L5等组成，首先在开机后，IC1产生触发脉冲驱动Q3，使Q3导通，电流经过限流电感L3，使电感L5产生电压，通过耦合，在L2两端并产生高压脉冲，点亮钠灯。灯亮后，由于钠灯的电阻特性，开始正常工作，电感 L2起限流作用以限制灯电流。同时IC1通过检测桥臂的电压，及流过Q1，Q5的电流，灯已点亮，故关闭触发脉冲。当灯未点亮时，IC1输出3秒触发脉冲后，即停止输出，待3分钟后重新启动点灯。半桥逆变电路采用由IC1直接输出驱动脉冲至经过IC扩流后驱动MOS管，为了防止声谐振现象，IC1控制Q1，Q5，Q2，Q6，使半桥逆变后的波形为低频正弦波，这样就避免了声共振。IC1为工业品等级的MCU，在本镇流器中用于产生半桥驱动信号及触发火点信号，检测各种异常状态，并发出保护命令。本镇流器的独特之处在于其核心电路，即半桥驱动电路的巧妙及可靠。全桥整流后的波形为峰值为VPP的第一象限的正弦波（图6所示），IC1根据设定的软件程序，首先IC1产生导通信号，导通Q2，Q5，然后，第一步：电流流过CT1，Q2，L2，钠灯，L1，Q5后入地；第二步：IC1关闭Q1，Q5，L1释放能量，电流经L1，钠灯，L2，Q6，Q5，CT2，返回至L1。至此半桥逆变电路将整流后的一个周期馒头波，整体幅值下降一半；第三步：IC1发送导通信号使Q1，Q6导通，电流经Q1，L1，钠灯，Q6后入地；第四步：IC1关闭Q1，Q2，L1释放能量，电流从L1，Q1，CT1，Q2，L2，钠灯后返回至L1。至此将全桥整流后的第二个周期的馒头波翻转至第二象限，并且整体幅值下降一半。在以上工作过程中CT1，CT2均为IC1提供反馈的输出电流的信号，IC1针对反馈来的电流信号，并结合反馈的电压信号来恒定电流输出，控制输出功率恒定，并检测开路，短路状态，作出相应的保护措施。以上为第一次循环结束，输出至钠灯的波形为频率为50Hz的正弦波（图6所示）维持钠灯点亮。

该高压钠灯电子镇流器具有完善的EMI电路，准临界导通模式的半桥逆变电路，精确的使用MCU软件控制方式，准确的保护，并有延时重启动功能，在电路恢复正常或开启失败下能够延时重新启动。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压钠灯电子镇流器，其特征在于：其包括对输入的交流电源进行滤波的EMI电路、对所述的EMI电路的输出信号进行整流的全桥整流电路、将所述的全桥整流电路的输出信号逆变为低频正弦波并供给高压钠灯的半桥逆变电路、为所述的高压钠灯提供触发信号而将其点亮的触发启动电路。

2.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于：其还包括与所述的半桥逆变电路相连接而对所述的高压钠灯提供开路和短路保护的保护电路。

3.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于：其还包括提供辅助电源的辅助电源电路。

4.根据权利要求3所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于：所述的辅助电源电路为输入端与所述的全桥整流电路相连接的降压电路。

5.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于：所述的半桥逆变电路包括四只MOS管和两只电流互感器以及微控制器芯片；其中两只所述的MOS管串联形成第一支路，另外两只所述的MOS管与两只所述的电流互感器交替串联形成第二支路，所述的第一支路和所述的第二支路相并联并分别与所述的微控制器芯片相连接。

6.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于：所述的半桥逆变电路的输出信号经限流电感后供给所述的高压钠灯。