hid灯高频电子镇流器的研究

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1、HID灯高频电子镇流器的研究-电气论文HID灯高频电子镇流器的研究杨红敏1,2,，袁青辉1,2，谢延中1,2，肖少明1,2，谢立山1,2(1.广东格林莱光电科技有限公司,广东深圳,523326;2.深圳格林莱电子技术有限公司,广东深圳,518000)摘要：抑制“声共振”和提高电光转换效率是HID灯电子镇流器的关键技术，本文的研究方向是将HID灯的工作频率提高至远离“声共振”的概率窗口之外，使灯在整个工作寿命期间内，灯的“声共振”及闪烁现象不再发生。同时，由于电路设计采用高频“二阶变换”，使电光转换效率和可靠性有所提高，制作成本也大大降低。测

2、试结果和工程案例验证了研究方向的正确性。关健词：电子镇流器；功率MOSFET；角电容；半桥；自激振荡；谐振回路；触发；异常保护1.HID灯电子镇流器发展现状：国家重点推进绿色照明工程的发展和实施，使用高效节能的电子镇流器已成为节约照明用电的重要途径,对电子镇流器的相关技术深入研究具有深远的意义。HID高压气体放电灯，特别是陶瓷金卤灯，由于其光功率密度高，射程远，它必将在高杆灯、路灯、高顶棚等照明场所得到越来越广泛的应用。陶瓷金卤灯的高显色性，柔和、愉悦的色温，给人们带来高质量的视觉效果，而全世界海量般的现役高压钠灯正在逐步被陶瓷金卤灯和LE

3、D灯所替换，应用前景广阔。目前，作为HID灯的配偶器件是电感式镇流器和电子镇流器，前者大多应用于250W以上，后者大多应用于250W以下的较小功率。由于可靠性和造价等问题，眼下电子镇流器市场占有率仍然比较低。但电子镇流器由于能做到恒压、恒功率，高功率因数，低谐波含量，电光转换效率也较高，所以，它代表着HID电光源镇流技术的发展趋势，它将逐步取代当今大量使用的存在诸多缺陷的电感式镇流器。总所周知，电感镇流器笨重、功因低、电功率随着市电电压的变化而变化，而且，工作时所产生的大量谐波电流对电网造成严重污染，这就要求加大配电柜容量，电线线径加粗，从

4、而提高了初装成本。电子镇流器又可分为“低频三阶式恒功率变换”和“高频二阶式变换”两种主要形式。“低频三阶式恒功率变换”（参见图1）采用方波点灯，工作频率在400Hz以下，能有效地避开“声共振”，并做成恒功率，有现成的IC可供选用。但由于电能多次转换，降低了部分效率，成本较高，而且频闪问题没有解决，低频的“开关效应”加速了灯管电极的老化，缩短灯管的实际使用寿命。对于“高频二阶式变换”，目前使用的工作频率大多数在50KHz-150KHz之间。这个工作频段正好落在“声共振”的概率窗口之内，工作状态并不理想，‘声共振’与飘弧问题时有发生，并且呈随机

5、性，常常导致灯光闪烁、熄弧，甚至损坏灯管。此外，由于某些深层的技术问题还没有被认识，必须在实践过程中不断探索，因此，工程师们未能在电路设计和电子元器件的选取上一下子做到十分完美，导致电路温升过大，可靠性降低。此外，防雷设计也不很完善，这就使得电子镇流器变得十分娇气，目前仍有待飞跃性的提高。2.设计方案描述本方案提出一个新型的“高频二阶式变换”，它是将HID灯的工作频率提高至远离“声共振”的概率窗口之外，例如700KHz-1000KHz以上,使灯在整个工作寿命期间内，“声共振”及闪烁现象不再发生。不仅如此，该方案所提出的电路非常简单，工作可靠

6、，成本最低，没有频闪，而且电光转换效率极高。该方案包括：2.1首次引入、应用一个新型、高效的功率半桥振荡电路见图(3）。基本原理是：当半桥上、下臂的功率场效应管MOSFET受到单次的脉冲式原始冲激而导通时，漏、源极之间雪崩电流对时间的增量di/dt，通过功率场效应管自身的‘米勒’电容Cdg对栅极角电容Cgs‘赋能’，从而产生与‘负阻效应’相类似的半桥自激振荡，构成简单的高频功率振荡电路及其拓补电路，该电路具有比传统振荡电路更高的转换效率和稳定性，而在教科书和有关文献中尚未有详细论述，也未有正式被应用的先例；2.2利用上述2.1所描述的电路可

7、将工作频率提高到700KHz以上，实验证明，高于此频率，‘声共振’发生的概率已趋于零。同时，用一个简单、高效、实用的输出匹配与滤波回路接于半桥的中点与灯负载HID管之间，该输出匹配滤波回路兼具HID管的触发与启动，从而免去了通常使用的HID专用触发电路，并且实现了从低阻抗电压源到高阻抗恒流源的变换。2.3按照本设计方案装配的这样一个HID高频电子镇流器，可将电功率轻而易举地提高到250W以上，并且元器件数目及体积相对减少，MOSFET管的温升也大大降低，实现了高效、可靠和低成本。样机经过现场试验，各项指标达到预期的效果，正在进行工艺优化和大

8、面积试用。参见测试数据及图表7。3.电原理的基本组成电原理图见图(5)。它由功率自激振荡、输出匹配与滤波回路、触发与异常保护电路三部分组成。3.1功率半桥自激振荡首先引荐一个比较