一種小功率金鹵燈用電子鎮(zhèn)流器設(shè)計

本文介紹一種小功率(35W左右)金鹵燈用電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計方案，其采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)使功率因數(shù)接近于1.這大大減小了鎮(zhèn)流器中同線路功率因數(shù)有關(guān)的損耗。該電子鎮(zhèn)流器工作頻率為44kHz左右，用小型低耗的變壓器構(gòu)成一種獨特的起動電路，可產(chǎn)生6000V的脈沖電壓，足以點亮金鹵燈。

1引言

高強度氣體放電燈，如汞燈、高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，在室外照明中已獲得了廣泛的應(yīng)用。這類燈功率大，發(fā)熱量大，所用的鎮(zhèn)流器和觸發(fā)器，通常都和燈管分開安裝。但對于功率小，發(fā)熱量低，亮度足夠強，且需要鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器同燈管盡量靠近安裝的應(yīng)用場合，現(xiàn)行的大功率高強度氣體放電燈及其所用的鎮(zhèn)流器就難以滿足此項要求。

本文介紹一種小功率(35W左右)金鹵燈用電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計方案，其采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)使功率因數(shù)接近于1.這大大減小了鎮(zhèn)流器中同線路功率因數(shù)有關(guān)的損耗。該電子鎮(zhèn)流器工作頻率為44kHz左右，用小型低耗的變壓器構(gòu)成一種獨特的起動電路，可產(chǎn)生6000V的脈沖電壓，足以點亮金鹵燈。由于整個鎮(zhèn)流器線路簡單，工作效率高，可安裝得緊湊些同金鹵燈構(gòu)成一體。

2系統(tǒng)設(shè)計原理框圖

圖1為該電子鎮(zhèn)流器的原理框圖。來自電網(wǎng)的220V/50Hz交流電經(jīng)過整流和功率因數(shù)校正后，變成300V左右的直流電壓，經(jīng)過DC/AC高頻變換器產(chǎn)生44kHz左右的高頻電壓輸出，同時該直流電壓還供給起動電路，它為金鹵燈及鎮(zhèn)流阻抗提供約6000V的起動脈沖電壓。從DC/AC變換電路輸出的44kHz高頻電壓接到金鹵燈的管腳1，而從起動電路輸出的高壓脈沖接到燈的管腳2.在燈管腳兩端還接著濾波電容C30.控制電路為上述電路提供開關(guān)控制信號，溫度監(jiān)控信號和異常狀態(tài)保護(hù)信號。

圖1：電子鎮(zhèn)流器的原理框圖

2.1功率因數(shù)校正電路設(shè)計

圖2為圖1中功率因數(shù)校正電路(PFC)的簡化電路。它對圖1的輸入交流電壓進(jìn)行整流和調(diào)節(jié)。該PFC電路包括浪涌電流抑制電路，全波整流橋，濾波電路，扼流電感L1，PFC集成塊(N1)，場效應(yīng)晶體管MOSFET(Q1)，輸出濾波和反饋網(wǎng)絡(luò)以及由若干個電阻、電容及二極管組成的網(wǎng)絡(luò)。該PFC電路把220V/50Hz交流電壓變成DC電壓，其線路輸入功率因數(shù)接近于1.橋式整流電路的輸出從X6處接到控制電路，經(jīng)變換后為其提供12VDC電壓。

圖2：功率因數(shù)校正電路PFC

經(jīng)濾波后的直流電壓接到扼流電感L1，該電感和Q1(由芯片N1驅(qū)動)以及濾波電容C1一起把線路輸入功率因數(shù)提高到接近于1.

2.2 DC/AC高頻變換電路設(shè)計

圖3為DC/AC高頻變換電路。該變換電路中采功率因數(shù)校正芯片N1，接收來自電阻R3和R4連接點處的反饋信號，電阻R3和R4同電容C2一起組成輸出濾波電路，完成諧波校正。經(jīng)濾波后的輸出電壓VCC通過端子X2，供給DC/AC變換電路(圖3)。

圖3：DC/AC高頻變換電路

如果出現(xiàn)過溫或過流，就被相應(yīng)的部件檢測出，送到控制電路(圖5)，使電路中的Q5導(dǎo)通，從而使供到集成塊N1及N2上的15VDC電壓切斷，集成塊N1及N2停止工作，最終使整個系統(tǒng)關(guān)閉。

2.3起動電路設(shè)計

如下圖4所示的是金鹵燈起動電路(也叫觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路)。

圖4：觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路