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          基于不定頻率控制的高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器

          作者: 時間:2012-09-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:研制了一種的高效、可靠的,采用設(shè)計調(diào)制技術(shù)消除了聲共振,及簡單可靠的諧振式啟動電路及過流、過壓和異常保護(hù)電路。

          關(guān)鍵詞:;聲共振;調(diào)制;串聯(lián)諧振

          中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: 文章編號:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/164916.htm
          0 引言
          (HPSL)是一種性能優(yōu)異的高強度氣體放電燈(HIDL),其優(yōu)點是光效高、壽命長、光色好,所以應(yīng)用廣泛。與所有的氣體放電電光源一樣,高壓鈉燈呈負(fù)V-I特性,需要來抑制燈電流,而且啟動時需要5~20kV的氣體擊穿電壓。傳統(tǒng)的電感體積大,功率因數(shù)低(只能達(dá)到0.3~0.4),而且對電網(wǎng)電壓波動的適應(yīng)能力不強,所以,研制性價比較高的鎮(zhèn)流器以取代電感鎮(zhèn)流器是大勢所趨。現(xiàn)已研制的高壓鈉燈鎮(zhèn)流器大都是高頻電子鎮(zhèn)流器,在高頻狀態(tài)下,高壓鈉燈容易熄弧,并存在聲共振問題。為避免聲共振,現(xiàn)已研制的600W高壓鈉燈高頻電子鎮(zhèn)流器采用了頻率調(diào)制技術(shù),使高壓鈉燈的電流工作頻率時刻圍繞中心頻率上下變化。啟動部分采用LC串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生高壓,簡單可靠。
          1 整體策略
          電路原理框圖如圖1所示。主電路分為兩級,第一級為整流及有源功率因數(shù)校正電路(APFC),第二級為逆變電路??梢钥闯觯娮渔?zhèn)流器實質(zhì)上是一個典型的AC/DC/AC變換電路。輔助電源由UC3844組成的單端反激式電源構(gòu)成,輸出電壓18V給芯片供電。
          圖1 600W電子鎮(zhèn)流器整體結(jié)構(gòu)圖
          2 整流和APFC部分
          交流電經(jīng)二極管整流,雖然輸入電壓是正弦的,但輸入電流卻嚴(yán)重畸變,效率很低,大量使用會給電網(wǎng)造成嚴(yán)重危害,同時輸入電流諧波生成的噪聲也會影響電路運行。APFC能使電路輸入功率因數(shù)提高到0.95以上,使輸入電流基本為正弦波,諧波含量大大減少。本文采用FAN7527B的Boost電路作為APFC電路如圖2所示。FAN7527B是Fairchild Semiconductor公司生產(chǎn)的簡單高效的功率因數(shù)校正器,內(nèi)含R/C濾波器,故外圍電路不需接R/C濾波器。變壓器T1副邊有兩個作用:給芯片供電,同時作為電流過零的檢測信號。此芯片采用電壓電流雙閉環(huán)控制,內(nèi)環(huán)使用電流斷續(xù)頻率模式控制。電壓檢測信號(腳1)和同步信號(腳3)相乘作為電流給定,R5為電流檢測電阻。輸出電壓可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行控制,根據(jù)后一級需要,這里控制在400V,如圖2所示。
          圖2 整流和APFC原理圖
          3 高頻半橋逆變部分
          高頻逆變是高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的重要組成部分,采用了半橋逆變變異形式,少用了兩個電容,結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)約了成本。只是電路的輸出電壓是全橋的一半,在同樣輸出功率的條件下,半橋的功率管電流比全橋大一倍,考慮到高壓鈉燈正常工作電壓,半橋電路能完全滿足其需求。如圖3所示,其工作過程為電感L1和C9首先達(dá)到串聯(lián)諧振,頻率為200kHz,產(chǎn)生7kV高壓,使高壓鈉燈點火,點火后高壓鈉燈導(dǎo)通,C9不起作用,由于C8>>C9,C8和電感不會諧振,起到了鎮(zhèn)流作用,這時頻率以35kHz為中心上下波動2kHz范圍,1min后高壓鈉燈達(dá)到恒定功率正常運行。半橋輸出方波,經(jīng)C8和L1鎮(zhèn)流后變?yōu)楦哳l交流電。
          如圖3所示,半橋驅(qū)動芯片采用美國硅通公司生產(chǎn)的電壓型PWM控制器SG3525A,是一種性能優(yōu)良,功能齊全,通用性很強的單片集成PWM控制器。該芯片簡單可靠,且使用方便靈活,通過適當(dāng)外接電路,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)PWM控制,還可以完成輸入軟啟動、過載限流、過壓保護(hù)、死區(qū)調(diào)節(jié)等多種功能。其工作原理為將觸發(fā)脈沖變壓器T3輸出的兩路互補的PWM驅(qū)動脈沖送至開關(guān)管S2、S3的柵極,控制兩只功率管交替工作。SG3525A內(nèi) 的 振 蕩 器 外 接 時 標(biāo) 電 容 CT, 通 過 電 阻RD提 供 放 電 通 路 。 改 變RD的 數(shù) 值 則 可 以 改 變CT的 放 電 時 間 , 同 時 可 以 改 變 死 區(qū) 時 間 。 而 CT的 充電 電 流 則 由RT規(guī) 定 的 電 流 源 決 定 , SG3525A的腳 8起 到 輸 入 軟 啟 動 作 用 。 SG3525A的 振 蕩 頻 率f=1/[CT×(0.7RT+RD)]。
          圖3 半橋高頻逆變電路

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