高压钠灯电子镇流器设计说明书

第4章高压钠灯电子镇流器设计实现

4.1 原理框图

高压钠灯（HPSL）电子镇流器电路方框图如图4-1所示。

图4-1 HPSL镇流器电路方框图

4.2 实现电路

根据图4-1，我们得到高压钠灯（HPSL）电子镇流器具体实现电路如图4-2所示。

图4-2 HPSL电子镇流器电路图

下面对图4-2的各部分电路进行详细说明。

4.2.1 市电输入保护电路

市电输入保护电路如图4-3所示。

图4-3 市电输入保护电路

图中，FU为保险丝，在短路过流时起保护作用。RT为负温度系数热敏电阻元件，用于抑制电源接通瞬间的浪涌电流冲击。常温下RT呈高阻态，随着流过

电流的增高，其温度也升高，而电阻值却下降，在负载电流达到稳定时，其阻值下降至最小，对电流产生的影响可忽略不计。

RV为压敏电阻，其阻值随电压的增高而急剧减小，可吸收诸如雷电等原因引起的电网瞬时高电压冲击。因其耐受瞬时功率能力强，可长期工作。正常状态下，RV接近开路，故对电路的影响可忽略。本电路简单、低廉、有效。

4.2.2 EMI滤波器

电磁干扰包括射频干扰（RFI）和各式各样的电磁脉冲干扰，它们的危害正受到愈来愈多的重视。来自电网和电子镇流器逆变电路大功率高频振荡的射频传导干扰必须采用EMI滤波器加以隔离，以消除两者之间的互相干扰。

本电路采用双π型EMI滤波器，如图4-4所示。其中，L1 = L2 ， C1 = C2 ，C3 = C4 。由于电感对射频干扰起阻流作用，而小容量电容则对射频干扰起近似短路作用，故EMI滤波器对射频传导干扰的抑制作用是明显的。

图4-4 双π型EMI滤波器

电磁脉冲干扰在相线与中线间产生差模（对称模式）干扰，与地线无关， L1 、L2 对此干扰电流呈高阻抗；而在每条电源线与地线之间会产生共模（非对称模式）干扰， C3 、C4 对此干扰呈低阻抗，所以EMI滤波器对电磁干扰能有效抑制。如果EMI滤波器的阻抗设计与干扰源的阻抗不匹配，则EMI滤波器还能将干扰源的干扰沿其进入的路径反射回去，这样EMI滤波器的滤波效果更佳。

4.2.3桥式整流器

桥式整流、电容滤波电路如图4-5所示。

图4-5 桥式整流电容滤波电路

220VP50Hz 的市电经整流后变成100Hz 的正弦半波脉动直流电压，而50Hz 的交流输入电流则因输出端接有滤波电解电容而产生严重畸变，如图4-6 所示。

图4-6 输入及输出波形

从波形图可见， IAC已畸变成尖脉冲电流，整流二极管的导通角θ很小，由波形分析可知，输入电流的高次谐波含量很高，线路功率因数跌至015～0165 。为解决这个问题，采用了下述的APFC 电路。

4.2.4有源功率因数校正器（APFC）

上述的低值功率因数，只有采取功率因数校正器才能提高。本型镇流器采用了以MC34262P 集成电路为核心的固定开通时间零电源开关升压式APFC电路。

APFC 电路如图4-7所示，IC 为MC34262P，其中：

图4-7 APFC电路

该集成电路内部含有自启动定时器、正交倍增器、零电流检测器、图腾柱驱动输出以及过压、欠压和过流保护电路。B5 的N1 为APFC 的电感器； D3 为续流二极管； B5 的N2 为零电流检测绕组，同时经D1姜勇义：250W高压钠灯电子镇流器的研制3支路整流滤波电路为IC 提供直流电源； C8 为补偿电容，确保可靠起动； R5 、C9 为抗干扰电路，免除过流保护电路误动作； R6 为过流保护取样电阻； C20 、C10 为滤波电容。

当B5 的N1 中电流为零时， IC 中的零电流检测器动作，使⑦脚输出宽度一定、幅度一定且周期可变的控制脉冲。在脉冲宽度持续期间将K1 开通，（ B5 ）N1 中的电流上升并储能，从控制脉冲下降边缘开始，K1 关断，电感器的自感电势通过续流二极管向滤波电容充电，从而在直流滤波电容上得到升压至400V的直流电压，波形如图4-8所示，从波形图可以看出，输入电流的包络线和输入电压波形近似，且同相，故APFC 电路使线路的功率因数接近于1。

其中，

Vw - 交流输入电压波IL - 电感电流的包络线；

IR - 交流输入电流的平均电流波；

VG - IC 的⑦脚输出的控制脉冲。

图4-8 K1栅极驱动电压、电感电流

本电路的零电压控制模式使K1 只在电感中电流为零时才开通，故大大减小了开关管的应力和损耗，同时对续流二极管的恢复时间也没有严格要求，因此采用普通快恢复二极管即可满足使用要求。

本电路结构简单、外围电路元件少，大大缩小了电路的体积，降低了电路的成本并提高了可靠性。

本电路B5 参数的设计、磁芯的选取以及制作质量均关系到输入交流电压的允许变化范围及电路的可靠性。

4.2.5逆变器电路

电子镇流器是将220VP50Hz 市电转换成20kHz～30kHz 的高频交流电，以供气体放电灯使用，而逆变器是将APFC 电路输出的直流电逆变成20kHz ～30kHz 高频交流电的电路，可见逆变器处于电子镇流器电路的核心。

本型电子镇流器采用电压反馈自激半桥式逆变电路。其中所用的振荡管兼作功率开关管，选用N沟道增强型MOSFET管，使得电路结构简单且可靠性大大提高，具体电路如图4-9 所示。

图4-9 电压反馈自激半桥逆变电路

B2 的N1 绕组的电感L1 与C16 构成串联谐振回路；B2a 、B2b为一对反相电压反馈绕组； DW1 、DW2 和 DW3 、DW4 保护K2 、K3 的安全。APFC 电路输出的400V 直流电压作为逆变器的电源，其经R9 对C11 充电；经由R9 、R10 、D4 对C16 充电。当C11 的电压达到一定值时，触发二极管IA1 导通，使K3 开通， C16 通过K3 放电，电压反馈使K3 关闭、K2 开通，如此轮流关闭、导通，使自激振荡进入稳态工作。

自激振荡的频率F0 = 1P（2πL·C），其中L 为串联谐振电感， C 为串联谐振电容。本振荡电路的频率主要由LN1和C16 决定。脉冲变压器B2 输出的高频交流电压，经过B3 、B4 各自的串接绕组N1 （升压、扼流）以及C15送至HPSL。

4.2.6高压钠灯启动电路

高压钠灯（HPSL）的启动（点亮）电压达3～4kV。本型镇流器采用专用的启动电路产生这一电压，保证HPSL 能可靠启动，同时又加上闭锁电路，即待HPSL 被点燃启动后再自动将启动电路闭锁，以保证HPSL 正常工作所需灯电压的供给