CN202435698U

CN202435698U - 一种高压钠灯电子镇流器

Info

Publication number: CN202435698U
Application number: CN201220025470XU
Authority: CN
Inventors: 吴建锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-20

Abstract

本实用新型公开了一种高压钠灯电子镇流器，包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、降压式变换电路、逆变电路、控制电路驱动和点火器，用于为高压钠灯提供低频方波驱动，保证高压钠灯可靠启动和进入稳态工作。

Description

一种高压钠灯电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种高压钠灯电子镇流器。

背景技术

高压钠灯(High Pressure Sodium Lamp，HPS)使用时发出金白色光，具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点，广泛应用于广场、码头、车间、道路等室内外照明。目前配接在高压钠灯上一般是电感式镇流器，存在效率低、功率因数低、对电网有高次谐波污染、功率稳定性差、重量大、体积大等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高压钠灯电子镇流器，用于为高压钠灯提供低频方波驱动，保证高压钠灯可靠启动和进入稳态工作。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种高压钠灯电子镇流器，应用于通过220V交流市电点亮高压钠灯，其特征在于，包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、降压式变换电路、逆变电路、控制电路驱动和点火器，其中所述滤波电路输入端与输入市电连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述有源功率因数校正电路连接；所述有源功率因数校正电路的输出端与所述降压式变换电路连接；所述降压式变换电路的输出端与所述逆变电路连接；所述控制电路的输出端与所述降压式变换电路和所述逆变电路连接；所述逆变电路的输出端与所述点火器连接；所述点火器与高压钠灯并接，用于点亮所述高压钠灯；所述高压钠灯的输出端与所述控制电路连接，用于反馈高压钠灯的状态，所述控制电路根据高压钠灯的状态调节电路参数。

优选地，所述有源功率因数校正电路进一步包括第一控制单元，所述第一控制单元采用Fairchild公司推出的有源功率因数控制芯片FAN7529。

优选地，所述降压式变换电路进一步包括第二控制单元，与所述第二控制单元连接的第二开关管，与所述第二开关管连接的第一电感，与所述第一电感连接的第五二极管，与所述第五二极管连接的第十一电阻。

优选地，所述第二控制单元采用美国IR公司的集成芯片IR2117。

优选地，所述逆变电路进一步包括第四控制单元、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第三开关管与所述第四开关管串联，所述第五开关管与所述第六开关管串联，所述第三开关管与所述第四开关管的串联支路与所述第五开关管与所述第六开关管的串联支路并联。

优选地，所述第四控制单元采用IR公司的IRS2453D芯片。

优选地，所述点火器采用脉冲点火方式。

通过采用以上技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)通过采用有源功率因数校正电路工作在临界导通工作模式下，大大降低了传导EMI噪声比和谐波失真；

(2)通过调节占空比，可以快速实现精密恒功率控制，增加高精度过压保护和输出开路保护功能，提高电路工作稳定性；

(3)点火器通过采用脉冲点火方式，大幅提高了点火电压，能提供给灯充足的能量，采用这种方式解决了启动电压不够高的问题和启动时谐振电流过大的危险。

附图说明

图1是本实用新型实施例高压钠灯电子镇流器的结构框图；

图2是本实用新型实施例高压钠灯电子镇流器的有源功率因数校正的电路原理图；

图3是本实用新型实施例高压钠灯电子镇流器的降压式变换及控制电路的原理图；

图4是本实用新型实施例高压钠灯电子镇流器的逆变电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本实用新型实施方式进行具体说明。

参见图1，本实用新型实施例的高压钠灯电子镇流器100包括滤波电路101、整流电路102、有源功率因数校正电路103、降压式变换电路104、逆变电路105、控制电流106和点火器107，其中滤波电路101输入端与交流市电输入电源Vs连接，滤波电路101的输出端与整流电路102连接；整流电路102的输出端与有源功率因素校正电路103连接；有源功率因素校正电路103与降压式变换电路104连接；降压式变换电路104的输出与逆变电路105连接；控制电路106与降压式变换电路104和逆变电路105连接；逆变电路105的输出与点火器107连接；点火器107与高压钠灯200并接，用于点亮高压钠灯200；高压钠灯200与控制电路106连接，用于反馈高压钠灯的状态信息，控制电路106根据高压钠灯的状态信息调整电路参数，保证高压钠灯工作在最佳状态。通过以上电路连接组成的高压钠灯电子镇流器，其工作过程如下：220V交流市电Vs经滤波电路101和整流电路102滤波整流后，通过有源功率因数校正电路103进行功率因数校正，减少由于电气装置而引入的高次谐波成分对电网的污染，同时将电压升高至400V，升压后的电压输出给降压式变换电路104，降压式变换电路104的输出电压为逆变电路105提供输入电压，通过控制电路106控制逆变电路105产生脉冲电压信号，产生的脉冲电压信号再经点火器107进行脉冲点火，产生瞬时高压，使得高压钠灯200点亮，在点火完成后，高压钠灯200将高压钠灯的一些工作状态输出给控制电路106，控制电路106根据这些信息调整电路参数保证高压钠灯工作在最佳状态，从而进入正常工作阶段。

参见图2，所示为有源功率因数校正电路102的电路原理图，包括第一控制单元U1，采用Fairchild公司推出的有源功率因数控制芯片FAN7529，所述有源功率因数控制芯片工作在临界导通模式。临界导通模式通过零电流检测电路(Zero Current Detector，ZCD)实现，所述零电流检测电路包括变压器T1，所述变压器T1由PFC电感和绕在其上的辅助绕组组成，零电流检测电路用于检测通过PFC电感的电流，当通过PFC电感电流为零时，功率开关管Q1又重新导通，因为辅助绕阻和PFC电感同名端相反，在功率开关管Q1开通时，电流流过辅助绕阻，辅助绕阻上的电压为负值，与输入的交流电压成比例；当功率开关管Q1关断时，辅助绕阻上的电压变为正值，与输出电压Vout和T1变压器第二脚输入电压之间的差值成比例，当PFC电感电流变为零时，Q1结电容两端电压、PFC电感两端电压及零电流检测电路输出电压都相应降低，当零电流检测电路输入端ZCD电压降低到1.4V时，Q1重新开通。通过电感的电流不断由0上升再下降到0，其包络变化跟踪于经整流后输出的电压信号包络，从而实现了有源功率因数校正。

如图3为降压式变换及控制电路的原理框图，降压式变换电路104包括第二控制单元U2，采用美国IR公司的栅极驱动集成器IR2117，在它内部集成有一个施密特触发器、一个脉冲增益电路、两个欠压检测及保护电路、一个电平移位网络、一个与非门、一个由两个MOSFET组成的互补功放输出级、一个RS触发器以及一个脉冲滤波器共九个单元电路。正常工作时，若IR2117的逻辑电源部分及输出电源部分不欠压，来自用户控制脉冲先由施密特触发器整形，再经脉冲增益环节放大后，由电平移位网络进行电平移位与匹配，再经RS触发器触发后由互补推挽输出级输出驱动外接的第二功率开关管Q2。一旦输入逻辑部分电源或输出功放级悬浮电源中有一个出现欠压，则两部分中将有一个输出信号被封锁而使输出驱动脉冲变为低电平。在停机或重新启动时，占空比可能变为零。由于控制环路速度的限制和电感器L1中贮存的能量，在输出端突然撤去重载通常会使输出电压高于设定值。当输出端空载或是轻载时，电容器C9可长时间保持输出为高电压，而这时由高侧驱动器的电流以更快的速率放电。因此，为了使自举电容更可靠提供栅极驱动电路，给电路加上R11，可由V_m取得充电电流。由于V_m高于V_o，即使V_S管脚设定于V_o电位，总有一部分充电电流流过R11。为了保持充电，通过R11的平均电流应高于最恶劣条件下的电流。D5是一个低电平齐纳二极管，稳压在15V，为了稳定的工作选则此二级管功率为5W。IR2117的高端降压式变换电路驱动时，启动的顺序是PFC先工作，385V加在高端Q2管漏极，通过辅助电路对自举电容充电，然后接通15V，降压式变换电路启动工作。保证了自举电容两端的电压，MOS管能可靠工作，采取的自举电源，其自举电容在系统工作之前充电。在充电过程中，采取辅助电路自举电容优先建立起的高端电源，也可避免由于自举二极管充电过快而引起的锁定。

控制电路106包括第三控制单元U3，采用TI公司的UCC2305，UCC2305集成了高强度气体放电灯正常工作时所需的所有控制功能，其包括：电流型脉冲宽度调制控制电路、灯功率稳定电路、灯工作温度补偿电路和完整的灯电路故障保护功能。高压钠灯启动后到稳定工作，输出额定功率，需要几分钟时间，UCC2305中内含灯温度检测电路和相应的灯工作温度补偿电路。利用灯关断、接通时检测电容器的充、放电情况就可以检测灯的工作温度，当灯的工作温度较低时，灯电路为灯负载提供较大启动电流，而当灯的工作温度上升时又使灯电流慢慢减小，达到稳定值。

图4是逆变电路105的电路原理图，采用低频全桥逆变的拓扑结构，包括第四控制单元U4，具体芯片是采用IR公司推出的IRS2453D，其产生驱动脉冲分别控制两对开关管，其中Q3、Q5同相，Q4、Q6同相。该电路虽然较为复杂，所用功率器件多，驱动复杂，成本较高，但电路工作在低频状态，可以有效的避免声共振现象，并且电磁兼容性好。

Claims

1.一种高压钠灯电子镇流器，其特征在于，包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、降压式变换电路、逆变电路、控制电路驱动和点火器，其中所述滤波电路输入端与输入市电连接；所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述有源功率因数校正电路连接；所述有源功率因数校正电路的输出端与所述降压式变换电路连接；所述降压式变换电路的输出端与所述逆变电路连接；所述控制电路的输出端与所述降压式变换电路和所述逆变电路连接；所述逆变电路的输出端与所述点火器连接；所述点火器与高压钠灯并接，用于点亮所述高压钠灯；所述高压钠灯的输出端与所述控制电路连接，用于反馈高压钠灯的状态，所述控制电路根据高压钠灯的状态调节电路参数。

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，所述有源功率因数校正电路进一步包括第一控制单元，所述第一控制单元采用Fairchild公司推出的有源功率因数控制芯片FAN7529。

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，所述降压式变换电路进一步包括第二控制单元，与所述第二控制单元连接的第二开关管，与所述第二开关管连接的第一电感，与所述第一电感连接的第五二极管，与所述第五二极管连接的第十一电阻。

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，所述第二控制单元采用美国IR公司的集成芯片IR2117。

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，所述逆变电路进一步包括第四控制单元、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第三开关管与所述第四开关管串联，所述第五开关管与所述第六开关管串联，所述第三开关管与所述第四开关管的串联支路与所述第五开关管与所述第六开关管的串联支路并联。

6.根据权利要求5所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于，所述第四控制单元采用IR公司的IRS2453D芯片。

7.根据权利要求1所述的高压钠灯电子镇流器，其特征在于，所述点火器采用脉冲点火方式。