hid灯高频电子镇流器的研究

《hid灯高频电子镇流器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、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。测试结果

2、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

3、正在逐步被陶瓷金卤灯和LED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250OSFET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所描述的电路可将

4、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250OSFET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面积试用。

5、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接近实际的功率场效应管MOSFET的等效电路见图2。图中Cdg为米勒电容，在电子设计的实践和理论分析中，MOSFET管的‘米勒’电容常常会引起电路的误触发，产生负面效应，但在本设计中它却起到正面的效用。正如上面2.1所述，当电路接成半桥时，MOSFET管被原始脉冲冲激而触发导通，漏、源极之间雪崩电流对时间的增量di/dt，便通过功率场效应管自身

6、的这个‘米勒’电容Cdg对栅极输入电容Cgs‘赋能’，从而产生与‘负阻效应’相类似的自激振荡。而上、下臂相互交替的持续‘赋能’，是维持振荡并产生功率输出的必要条件。图2中，Rg是功率场效应管的栅极等效电阻，静态时其阻值高达1013Ω，可视为无穷大。但一旦建立电场，并达到其管子导通门槛电压Vth时，阻值立即降至很小，而为建立MOSFET导通的电场，它只需要电压，故通常称之为‘电压激励’。Ron是导通电阻，其值由厂家实验给出，越小越好。Rch为沟道电阻，导通时可视为零，关断时视为无穷大，可看作是一个电闸开关。Cd

7、s为漏极D与源极S之间的角电容，称为输出电容，Cs为电源两端的退耦电容，为交流提供通路。Vd为MOSFET管自身的体二极管。将等效电路图2植入半桥电路，便成为图3。图3所示：当半桥上、下臂MOSFET管受到来自激励线圈T原边N1的单次脉冲原始冲激时，V1导通，漏极D上的电压V立即按dv/dt的速度降落，与此同时，电流i却以di/dt的速度迅速递增。迅变电流与电压梯度的关系为：i=Cdv/dt。该递增电流通过‘米勒’电容Cdg对栅极电容Cgs进行充电，它与原始的单次脉冲有着确定的相位，从而给栅源极角电容Cgs‘

8、赋能’，维持激励线圈次级回路LN2与Cgs本征频率的振荡，并使MOSFET管的漏极D与源极S进一步导通。由于半桥上、下臂输入回路的相位严格正交，这时下臂V2进入截止状态。到了下半周，上臂栅极G相位为负，V1截止，而V2的相位由负变为正，于是V2的D极与S极导通，完成一次‘拉’、‘灌’过程，形成功率输出，并且周而复始地维持下去。无线电基本理论告诉我们，任何一个由LC构成的串联或并联谐振回路，他们的谐振