CN206879173U - 一种hid高压气体放电灯自适应谐振点火电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，包括将对市电整流输出的高压直流信号进行谐振的谐振电路，所述的谐振电路输出的高频正弦波电压接HID灯，所述的谐振电路为输出高频正弦波电压可调的半桥谐振电路；还包括检测电路和控制电路，所述的检测电路对高频正弦波电压进行检测，所述的控制电路根据检测电路的输出情况产生对半桥谐振电路进行控制，使半桥谐振电路输出设定高频正弦波电压。本实用新型中，由于具有检测电路和控制电路，使半桥谐振电路输出设定高频正弦波电压，可以满足不同要求HID灯的点亮要求。

Description

一种HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路

技术领域

本实用新型涉及HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路。

背景技术

HID高压气体放电灯，通过灯管中的弧光放电，结合灯管中填充的气体，可产生很强的光线。具有辐射光谱可选择性强，光效高，寿命长，光输出维持特性好等多方面优点而被广泛使用，种类繁多。包括高压钠灯，高压汞灯、氙气灯、金属卤化物灯，混合型灯，单端结构，双端结构等等。

因填充气体不同，不同种类的HID高压气体放电灯需求的触发点火电压也会有较大差别。传统的电子镇流器直接输出一个相对固定的触发点火电压，若此点火电压数值设置较低，则会有其他种类的灯泡无法点亮，如设置较高，则有可能损坏需求触发点火电压较低的灯泡。

目前，HID供电采用市电整流形成的高压HV+，HV+一般可达650VDC的高压直流输入，传统的电子镇流器，对这个电压经过谐振电路形成HID灯的点火电压。但这个点火电压只适合某种HID灯，如果是其它点火电压较低或者较高的HID灯则不适合。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，利用其自适应功能，产生不同HID高压气体放电灯点火所需要的电压，同时兼容不同触发点火电压的HID高压气体放电灯需求的电子镇流器无疑有着显著的产品竞争力。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，包括将对市电整流输出的高压直流信号进行谐振的谐振电路，所述的谐振电路输出的高频正弦波电压接HID灯，所述的谐振电路为输出高频正弦波电压可调的半桥谐振电路；还包括检测电路和控制电路，所述的检测电路对高频正弦波电压进行检测，所述的控制电路根据检测电路的输出情况产生对半桥谐振电路进行控制，使半桥谐振电路输出设定高频正弦波电压。

本实用新型中，由于具有检测电路和控制电路，使半桥谐振电路输出设定高频正弦波电压，可以满足不同要求HID灯的点亮要求。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：所述的半桥谐振电路包括功率MOS管Q1和功率MOS管Q2、高频电容C5、谐振电感，谐振电容、检流电阻R6；所述的功率MOS管Q1的源极接功率MOS管Q2的漏极，高压直流信号从功率MOS管Q1的漏极接入，功率MOS管Q2的源极接地，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2的栅极分别接同频反相的输入交流信号；所述的功率MOS管Q1的源极和功率MOS管Q2的漏极的公共端接高频电容C5的一端，高频电容C5的另一端接谐振电感的一端，谐振电感的另一端接谐振电容的一端，谐振电容的另一端通过检流电阻R6接地；所述的谐振电感的另一端与谐振电容的一端的公共端形成所述的半桥谐振电路的输出。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：所述的谐振电感由电感T1A和电感T2A串连组成，所述的谐振电容由电容C6和电容C7串连组成。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：同频反相的输入交流信号由控制电路输出的控制信号经由以下电路产生：该电路包括变压器T3；所述的变压器T3包括原边绕组T3A和两个线圈匝数相等，相位相反的副边绕组T3B和T3C；控制电路输出的控制信号两端分别接原边绕组T3A的两端，副边绕组T3B的同相端通过电阻R1接功率MOS管Q1的栅极，反相端接功率MOS管Q1的源极，电阻R3设置在功率MOS管Q1的栅极和源极之间；副边绕组T3C的反相端通过电阻R2接功率MOS管Q2的栅极，同相端接功率MOS管Q2的源极，电阻R4设置在功率MOS管Q2的栅极和源极之间。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：在谐振电容和取样电阻的公共端引出一条线接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端形成检测信号VI。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：所述的检测电路包括设置在所述的半桥谐振电路输出两端之间的取样电路、稳压管、三极管；取样电路的输出接稳压管的阴极，稳压管的阳极接三极管的基极，三极管的集电极通过集电极电阻接工作电源；三极管的发射极接地，所述的稳压管的门限电压为设定门限电压，三极管的集电极引出检测信号。

进一步的，上述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路中：所述的控制电路可编程控制器IC2和双功率MOS管驱动器IC1，所述的可编程控制器IC2通过输入检测电路输出的检测信号和半桥谐振电路引出的检测信号VI产生输出信号由双功率MOS管驱动器IC1产生控制信号。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的框架图。

图2为本实用新型实施例1的半桥谐振电路原理图。

图3、4、5为本实用新型实施例1的三个检测电路原理图。

图6为本实用新型实施例1的控制电路原理图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示为本实施例的框架图，本实施例是通过逐步抬升半桥谐振电路的输出点火电压的方式，使电子镇流器能匹配多种负载HID高压气体放电灯。

本实用新型包括半桥谐振电路，检测电路、控制电路三个主要部分。

其中：半桥谐振电路如图2所示，将高压直流输入逆变为可在30K赫兹至130K赫兹范围变化的高频方波，此高频方波经过电感与电容的LC串联谐振后，可输出高达6KV以上高频正弦波的点火电压。

半桥谐振电路由功率MOS管Q1、Q2，高频电容C5，电感T1A、电感T2A，谐振电容C6、C7、取样电阻R6，二极管D1，限流电阻R5，驱动电阻R1、R2，下拉电阻R3、R4，隔直电容C38，驱动变压器T3组成。

输入为直流高压HV+，可达650VDC，输出为OUT+，谐振产生高压时可达6KV，谐振结束后若进入带载状态点亮HID高压气体放电灯，或者进入保护状态关闭输出。

其中功率MOS管Q1、Q2为半桥的上下管，功率MOS管Q1的源极接Q2的漏极，Q1的漏极接直流高压HV+，栅极接驱动电阻R1的一端，在功率MOS管Q1栅极与源极之间接电阻R3，功率MOS管Q2的漏极接Q1的源极，栅极接电阻R2的一端，源极接电路地GND，在功率MOS管Q2栅极与源极之间接电阻R4，高频电容C5、电感T1A、T2A串联于Q1、Q2的连接点与OUT+之间，谐振电容C6、C7，检测电阻R6串联于OUT+与电路地GND之间，R6的一端接GND。这里，检流电阻R6，必须为功率不小于3W的氧化膜电阻、水泥电阻或者线绕电阻。

该半桥谐振电路中，变压器T3由T3A、T3B、T3C三个绕组组成，T3A为原边绕组，串接电容C38后接驱动信号DR1、DR2，T3B、T3C为线圈匝数相等，相位相反的副边绕组，T3B第4脚同相端接R1，反相端第3脚接Q1的源极，T3C反相端第6脚接R2，同相端第5脚接Q2的源极。

该半桥谐振电路的输入电压为直流高压HV+，可高达650VDC，输出信号为高频交流OUT+，检测信号VI用于检测OUT+的电压高低程度，DR1、DR2为高频驱动信号，由控制电路产生。通过调节DR1、DR2的频率变化，使HV+经过Q1、Q2后，经电感T1A、T2A，与谐振电容C6、C7谐振产生逐步抬高的点火电压OUT+，进而点亮负载HID高压气体放电灯，HID灯点亮以后，谐振停止，OUT+电压降低至HID高压气体放电灯的灯管电压。一般的，HID高压气体放电灯的灯管电压为几十伏至300伏范围。

检测电路如图3、4、5所示，对半桥谐振电路的输出电压进行检测，并根据输出点火电压的由低至高变化，分别依次输出VS1、VS2、VS3三个不同信号至所述的控制电路。

检测电路由三组镜像的取样电路组成。输入信号为输出电压OUT+，输出信号为VS1、VS2、VS3，第一组如图3所示，由电容C8、C11、C12，电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R37、R38、R39、R40三极管Q3，稳压管ZD1，输出信号VS1。其中C8、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R37、R38、R39串联连接于OUT+与GND之间，C8的一端连接OUT+，R39的一端连接GND，稳压管ZD1的阴极连接R39与R17连接点，ZD1的阳极连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极通过电阻R18连接到5V信号，R40与C11并联后连接三极管Q3的基极与发射极之间，C12连接三极管Q3的集电极与发射极之间，所述的三极管Q3为NPN型三极管，VS1信号由三极管Q3的集电极引出。一般的，一个电阻能承受加在两端的电压为几百伏。而输出电压可达到几千伏，为了让电阻可以正常工作，必须串联足够多的电阻来承受几千伏的高压。本实施例中，取样电路使用了11电阻如上面第一组中R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R37、R38、R39，其中取样的电压是R39两端的电压，方能保证电阻可靠工作，如果使用一个电阻代替R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R37、R38这10个，电路将会瞬间失效。

第二组如图4所示，包括电容C9、C13、C14，电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R41、R42、R43、R44、三极管Q4，稳压管ZD2，输出信号VS2。各器件的连接关系与第一组一致。

第三组如图5所示，包括电容C10、C15、C16，电阻R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R45、R46、R47、R48、三极管Q5，稳压管ZD3，输出信号VS3。各器件的连接关系与第一组一致。

其中，稳压管ZD1、ZD2、ZD3的功能为门限功能，门限电压依次提高。ZD3触发时对应OUT+为6KV，ZD2触发时对应OUT+为4.5KV，ZD1触发时对应OUT+为3.2KV。

如图6所示，控制电路由芯片IC1、IC2，电容C1、C2、C3、C4、C17、C18，电阻R7、R8、R9，晶振CL1，输入信号VI、VS1、VS2、VS3，输出信号DR1、DR2。IC2为可编程控制器，型号为MA801AT，接收VI、VS1、VS2、VS3信号，根据信号不同做出相对应的高频驱动信号至IC1。上述的IC2第20脚接5V，第16脚接VS1，第15脚接VS2，第14脚接VS3，第11脚接VI，第10脚接电位地GND，第9脚连接IC1的第2脚，第8脚连接IC1的第4脚，第4脚，第5脚分别经过C1、C2连接到GND，第4脚与第5脚之间连接晶振CL1，第1脚通过电容C2连接到第20脚，C3接于第20脚与GND之间，C18、R9并联后连接于第11脚与GND之间，第8脚与第9脚分别经过电阻R7、R8连接到GND。上述的IC1第6脚接12V直流供电信号VCC，第3脚接GND，第2脚接IC2的第9脚，第4脚接IC2的第8脚，第5脚输出DR1、第7脚输出DR2，本实施例中，输出信号DR1、DR2的驱动频率范围为30K赫兹至130K赫兹。

本实用新型通过控制与驱动部分判断VI的工作状态，在VI为高电平时，依次逐步降低DR1、DR2的驱动频率，使半桥谐振电路的T1A、T2A与电容C6、C7进入谐振状态，逐步抬升输出电压OUT+，并同步判断输出电压信号VS1、VS2、VS3是否转化为低电平，当VS1转化为低电平时，对应OUT+为3.2KV，VS2转化为低电平时，对应OUT+达到4.5KV，VS3转化为低电平时，对应OUT+达到6KV，直到VS3由高电平转化为低电平后，若VI依旧为高电平，则关闭DR1、DR2进入保护状态，若在这期间VI转化为低电平，则判断电子镇流器进入带载工作状态，维持DR1、DR2的稳定输出。

本实施例中，IC2检测了四个输入信号以后，从8、9脚输出驱动信号，但是由于IC2为可编程控制器，是单片机，驱动能力有限，只好把8、9脚出来的驱动信号输出到IC1中加强，经过IC1加强以后的驱动信号为DR1、DR2。

本实施例中，半桥谐振能否输出设定的电压，需要谐振电感、电容的参数，以及合适的频率条件，只有在特定的频率下，才能输出设定的点火电压。DR1、DR2为半桥谐振电路能输出设定电压，提供特定频率条件。

HID灯有很多种，如普通钠灯，点火电压一般在3200伏，高流明钠灯点火电压在4KV，普通金卤灯点火电压在4KV，双泡串联的则需要6KV。虽说HID的点亮电压是已知的，但电子镇流器不知道。而HID灯泡的产品说明书上，一般是不提供点火电压这个参数的，这会导致使用者也不清楚。

在实践中，如果一个电子镇流器设定一个固定的电压，能与HID灯刚好匹配，当然很好。如果客户手上的HID灯，需要3200V，电子镇流器输出6KV，是会影响HID灯寿命的。如果客户手上的HID灯使6KV，电子镇流器只有3200V，则会不能将灯点亮，这时，客户会怀疑电子镇流器损坏了。因此需要检测输出点火电压，先提供3200伏，点亮则正常运行。如不能点亮，说明输出灯泡需要更高的点火电压，逐步提升输出点火电压至4500伏，如还不能点亮，则说明灯泡还需要更高的电压，再逐步提升至6KV，若还不能点亮，则判断，输出灯泡可能损坏，进入保护状态。如果不检测输出点火电压，则机子不知道输出多少电压合适。因此检测输出点火电压更有利于电子镇流器判断输出负载HID高压气体放电灯的使用情况，适应性更强，也就更好的提升产品的竞争力。

通过上述方式，逐步提升电子镇流器的输出点火电压，让电子镇流器能自适应不同触发电压需求的灯泡，避免输出过高的点火电压，而影响灯泡的寿命，起到保护灯泡，延长工作寿命的目的。

Claims (7)

1.一种HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，包括将对市电整流输出的高压直流信号进行谐振的谐振电路，所述的谐振电路输出的高频正弦波电压接HID灯，其特征在于：所述的谐振电路为输出高频正弦波电压可调的半桥谐振电路；还包括检测电路和控制电路，所述的检测电路对高频正弦波电压进行检测，所述的控制电路根据检测电路的输出情况产生对半桥谐振电路进行控制，使半桥谐振电路输出设定高频正弦波电压。

2.根据权利要求1所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：所述的半桥谐振电路包括功率MOS管Q1和功率MOS管Q2、高频电容C5、谐振电感，谐振电容、检流电阻R6；

所述的功率MOS管Q1的源极接功率MOS管Q2的漏极，高压直流信号从功率MOS管Q1的漏极接入，功率MOS管Q2的源极接地，功率MOS管Q1和功率MOS管Q2的栅极分别接同频反相的输入交流信号；

所述的功率MOS管Q1的源极和功率MOS管Q2的漏极的公共端接高频电容C5的一端，高频电容C5的另一端接谐振电感的一端，谐振电感的另一端接谐振电容的一端，谐振电容的另一端通过检流电阻R6接地；

所述的谐振电感的另一端与谐振电容的一端的公共端形成所述的半桥谐振电路的输出。

3.根据权利要求2所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：所述的谐振电感由电感T1A和电感T2A串连组成，所述的谐振电容由电容C6和电容C7串连组成。

4.根据权利要求2所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：同频反相的输入交流信号由控制电路输出的控制信号经由以下电路产生：该电路包括变压器T3；所述的变压器T3包括原边绕组T3A和两个线圈匝数相等，相伴相反的副边绕组T3B和T3C；控制电路输出的控制信号两端分别接原边绕组T3A的两端，副边绕组T3B的同相端通过电阻R1接功率MOS管Q1的栅极，反相端接功率MOS管Q1的源极，电阻R3设置在功率MOS管Q1的栅极和源极之间；副边绕组T3C的反相端通过电阻R2接功率MOS管Q2的栅极，同相端接功率MOS管Q2的源极，电阻R4设置在功率MOS管Q2的栅极和源极之间。

5.根据权利要求2所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：在谐振电容和取样电阻的公共端引出一条线接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极接电阻R5的一端，电阻R5的另一端形成检测信号VI。

6.根据权利要求5所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：所述的检测电路包括设置在所述的半桥谐振电路输出两端之间的取样电路、稳压管、三极管；取样电路的输出接稳压管的阴极，稳压管的阳极接三极管的基极，三极管的集电极通过集电极电阻接工作电源；三极管的发射极接地，所述的稳压管的门限电压为设定门限电压，三极管的集电极引出检测信号。

7.根据权利要求6所述的HID高压气体放电灯自适应谐振点火电路，其特征在于：所述的控制电路可编程控制器IC2和双功率MOS管驱动器IC1，所述的可编程控制器IC2通过输入检测电路输出的检测信号和半桥谐振电路引出的检测信号VI产生输出信号由双功率MOS管驱动器IC1产生控制信号。