CN201114944Y - 高压钠灯电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高压钠灯交流电子镇流器电路，包括EMI电路、整流电路、APFC功率因数校正电路、半桥逆变电路、点灯电路以及控制保护电路。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，APFC功率因数校正采用FA5501A/FA5500A临界导通模式控制，并在芯片2脚对地增加了RC以实现轻载、无载时输出电压平稳无超调保证钠灯的正常启动。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子、照明领域，尤其是一种高压钠灯所使用的电子镇流器。
背景技术
高压钠是高强度电灯(HIDL-High Intensity DischargeLamp)中的一种，因其具有极好的光效(80～140lm/W)和合适的光波长，而被广泛用于户外照明，如广场、道路、码头等。
传统的高压钠灯电感式镇流器存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，不但增加了供发电设备的负荷，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。
高压钠灯电子镇流器是在市电电源与高压钠灯等气体放电灯之间整体替代电感镇流器，触发器，补偿电容器的装置，其结构简单、安装使用更加方便，能在很宽的电压范围内电灯工作，高功率因数(可达0.99以上)自身损耗小节能效果更好，在灯开路或灯短路时进线电流自动减少为零，高压钠灯电子镇流器不会损坏，也不会因保险丝熔断引起大面积灭灯，并且还具有无频闪，无噪声，无声频共振，对电网无污染，使用寿命长等优点。是代替传统电感镇流器的绿色环保电源。
高压钠灯电子镇流器因使用场所和其本身的特性，要求较为严格。它的基本要求是：
1、较高的功率因数(≥0.99)；
2、适应温度范围-20～50℃，且防雨雪；
3、输出到灯的功率必须恒定；
4、为防电极极化，灯的电流必须是交流，而且须防声共振；
5、必须有2.5～4kV的点灯触发电压，灯点亮后高压须消除，不影响灯的正常工作；
6、较高的功率(一般人行道为75W，道路为250W，广场为400W，最高达1000W)；
7、对各种故障如灯短路、灯开路或无灯、弧光不正常、灯过压、灯过流以及电路本身的故障)的识别及保护功能完善。
发明内容
本实用新型的组成包括：EMI电路、整流电路、APFC功率因数校正电路、半桥逆变电路、触发启动电路以及控制保护电路。
整流电路采用全桥整流电路，为防止电磁干扰在整流桥前级加了EMI电路，使用两级滤波，有效抑制共模、差模干扰和污染。
APFC功率因数校正使用BOOST升压主电路将整流输出升压成稳定的400V直流电压，特点是采用FA5501A/FA5500A控制芯片，采用临界导通模式控制，使电路功率因数在0.99以上。并且在FA5501A/FA5500A的2脚对地之间增加了RC电路以增强无载、轻载时的电路特性，保证钠灯的正常启动。
半桥逆变电路采用高频逆变，由2只IRF460MOSET管组成，其控制采用UC2845/3845控制，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。
启动电路采用脉冲触发方式，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在限流电感侧产生高压脉冲，使灯触发点亮。
供电电源分为两部分，启动时由整流桥输出经电阻R1限流后生成VDD为PFC芯片提供启动电压，正常工作后由电感辅助绕组形成VCC，给控制芯片供电。
保护电路包括开路(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VDD，使控制电路停止工作，直到延时20秒后重新启动。
本实用新型的特点在于：具有完善的EMI电路，临界导通模式的APFC功率因数校正电路，继电器控制的灯启动电路保证正常启动，变频方式的声共振抑制电路，巧妙的拉低控制电源的保护方式，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。
附图说明
附图1系统结构框图
附图2镇流器电路图
具体实施方式
如图2所示，输入交流市电经过EMI和整流电路后，经BOOST升压功率因数校正电路变换成稳定的直流400V电压。功率因素校正采用FA 5501A/5500A控制，控制模式为临界导通模式，FA5501A和FA5500A是FUJI电子公司生产的PFC升压预变换器功率因数校正芯片。在FA5501A的2脚对地之间，除了具有补偿电容C29外，还加了一个R36、C28电路，其作用是增强无载、轻载时的电路特性，尤其在输入交流电压较高时作用特别明显，保证输出超调小，不会引起芯片的过压保护，保证钠灯的正常启动。
APFC电路启动时，由整流桥输出经R1、D2、C5和ZD1形成电源VDD给FA5501A供电，启动后控制电源由电感TE1的副绕组经滤波形成VCC为所有控制电路供电。芯片IC3由VCC经R25限流和ZD6稳压后的VEE供电，电压为+5V。
400V直流电压经过半桥逆变和电感限流后给灯供电，灯两端电压为高频脉冲。触发点灯电路由继电器JS1、电容C11、电感T1等组成，首先400V直流经R12、R13给电容C11充电，当启动时，控制电路触发继电器JS1瞬间吸合，电容放电，电感T1副边瞬间产生电压，通过耦合，在电感T1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T1原边起限流作用以限制灯电流。同时继电器JS1因电容放电完毕自动延时断开，可减小电路功耗。JS1的控制信号原理如下，当灯未点亮时，电流传感器T2的输出为低电平，经过逻辑电路，在R29处产生高电平，触发继电器吸合；当灯正常工作后，电容C12充电电流小于其放电电流且R29变为低电平，继电器JS2自然断开。
半桥逆变控制采用UC2845/3845芯片工作，为了防止声共振现象，采用变频模式，变频电路如图2Z中所示，由7414及外围电路R41、C32组成多谐振荡器产生固定100HZ频率的脉冲，叠加到UC2845/3845的脉冲产生电路，使UC2845/3845产生频率范围38K～42KHZ的高频脉冲，经驱动电路驱动半桥电路的两个功率MOSFET。由于镇流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。UC2845/3845是专用的脉宽调制芯片，在本实用新型中用于产生固定占空比的高频脉冲信号经驱动电路控制半桥逆变电路的两个管子的通断，2845为工业品等级，3845为民品等级。7414为带施密特触发器的反相器，可用型号为74HC14和74LS14。
本实用新型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整流滤波送到7414的输入端1脚，开机时，电流传感器输出为0，经过7414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，此时由于没有检测电流，6脚输出为高，8脚输出为高，三极管Q23截止，Q24导通，由于Q24与VDD并联，这样就把VDD电压拉低，进而拉低VCC电压，使整个控制电路停止工作，起到保护作用。当控制电源拉低以后，Q23因为C25电荷的存在，不会马上关断，所以控制电源能够保持一定时间(20秒)处在拉低状态。当C24的电荷放尽以后，对Q23失去控制，VDD又重新产生，镇流器重新启动，从而实现保护或启动失败后二次启动的功能。
Claims (8)
1. 一种高压钠灯电子镇流器，包括EMI电路、整流电路、APFC功率因数校正电路、半桥逆变电路、触发启动电路以及控制保护电路，其特征在于，EMI电路对输入的交流市电进行滤波，并输出到整流电路，整流电路输出接到APEC功率因数校正电路，APEC功率因数校正电路输出接到半桥逆变电路，半桥逆变电路输出经限流电路对高压钠灯进行供电。
2. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，整流电路采用全桥整流电路，为防止电磁干扰在整流桥前级加了EMI电路，使用两级滤波，抑制共模、差模干扰和污染。
3. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，APFC功率因数校正使用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在0.99以上。
4. 根据权利要求3所述的镇流器，其特征是采用了FA5501A/FA5500A控制芯片，采用临界导通模式控制。并且在FA5501A/FA5500A的2脚对地之间增加了RC电路以增强无载、轻载时的电路特性。
5. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，半桥逆变电路采用高频逆变，由2只I RF460MOSET管组成，其控制采用UC2845/3845控制，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。
6. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，启动电路采用脉冲触发方式，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压脉冲，使灯触发点亮。
7. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，供电电源分为两部分，启动时由整流桥输出经电阻(R1)限流后生成VDD为PFC芯片提供启动电压，正常工作后由电感辅助绕组形成VCC，给控制芯片供电。
8. 根据权利要求1所述的镇流器，其特征在于，保护电路包括开路保护、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VDD，使控制电路停止工作，直到延时20秒后重新启动。
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