datasheet

一种小功率金卤灯用电子镇流器的设计方案

2014-06-12来源: 互联网 关键字:小功率  金卤灯

本文介绍一种小功率(35W左右)金卤灯用电子镇流器的设计方案,其采用有源功率因数校正技术使功率因数接近于1.这大大减小了镇流器中同线路功率因数有关的损耗。该电子镇流器工作频率为44kHz左右,用小型低耗的变压器构成一种独特的起动电路,可产生6000V的脉冲电压,足以点亮金卤灯。

1引言

高强度气体放电灯,如汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯,在室外照明中已获得了广泛的应用。这类灯功率大,发热量大,所用的镇流器和触发器,通常都和灯管分开安装。但对于功率小,发热量低,亮度足够强,且需要镇流器、触发器同灯管尽量靠近安装的应用场合,现行的大功率高强度气体放电灯及其所用的镇流器就难以满足此项要求。

本文介绍一种小功率(35W左右)金卤灯用电子镇流器的设计方案,其采用有源功率因数校正技术使功率因数接近于1.这大大减小了镇流器中同线路功率因数有关的损耗。该电子镇流器工作频率为44kHz左右,用小型低耗的变压器构成一种独特的起动电路,可产生6000V的脉冲电压,足以点亮金卤灯。由于整个镇流器线路简单,工作效率高,可安装得紧凑些同金卤灯构成一体。

2系统设计原理框图

图1为该电子镇流器的原理框图。来自电网的220V/50Hz交流电经过整流和功率因数校正后,变成300V左右的直流电压,经过DC/AC高频变换器产生44kHz左右的高频电压输出,同时该直流电压还供给起动电路,它为金卤灯及镇流阻抗提供约6000V的起动脉冲电压。从DC/AC变换电路输出的44kHz高频电压接到金卤灯的管脚1,而从起动电路输出的高压脉冲接到灯的管脚2.在灯管脚两端还接着滤波电容C30.控制电路为上述电路提供开关控制信号,温度监控信号和异常状态保护信号。

 

 

图1:电子镇流器的原理框图

2.1功率因数校正电路设计

图2为图1中功率因数校正电路(PFC)的简化电路。它对图1的输入交流电压进行整流和调节。该PFC电路包括浪涌电流抑制电路,全波整流桥,滤波电路,扼流电感L1,PFC集成块(N1),场效应晶体管MOSFET(Q1),输出滤波和反馈网络以及由若干个电阻、电容及二极管组成的网络。该PFC电路把220V/50Hz交流电压变成DC电压,其线路输入功率因数接近于1.桥式整流电路的输出从X6处接到控制电路,经变换后为其提供12VDC电压。

 

 

图2:功率因数校正电路PFC

经滤波后的直流电压接到扼流电感L1,该电感和Q1(由芯片N1驱动)以及滤波电容C1一起把线路输入功率因数提高到接近于1.

2.2 DC/AC高频变换电路设计

图3为DC/AC高频变换电路。该变换电路中采功率因数校正芯片N1,接收来自电阻R3和R4连接点处的反馈信号,电阻R3和R4同电容C2一起组成输出滤波电路,完成谐波校正。经滤波后的输出电压VCC通过端子X2,供给DC/AC变换电路(图3)。

 

 

图3:DC/AC高频变换电路

如果出现过温或过流,就被相应的部件检测出,送到控制电路(图5),使电路中的Q5导通,从而使供到集成块N1及N2上的15VDC电压切断,集成块N1及N2停止工作,最终使整个系统关闭。

2.3起动电路设计

如下图4所示的是金卤灯起动电路(也叫触发脉冲产生电路)。

 

 

图4:触发脉冲产生电路

金卤灯需要用约6000V的窄脉冲来触发起动。这个脉冲电压是由升压变压器T4来产生的。由电阻R25、电容C28及MOSFETQ4构成充放电电路,电容C28通过T4的引脚3及4到地,直流电压从端子X4接入,经过R25加到Q4的漏极上。在Q4的栅极未加驱动脉冲时,VCC通过R25对C28充电,充电电路是R25-C28-T4-地。当来自控制电路的驱动脉冲(5个脉冲/秒)经过接口X7加到Q4的栅极时,Q4导通,此时C28经过Q4-T4放电,放电电流在T4中产生的电压经T4的次级升压后,加到金卤灯引线端2使金卤灯点亮。

2.4控制电路设计

电阻R28同变压器T4的次级绕组相串联,为检测灯的过流电流。所检测出的过电流经接口X8加到控制电路(图5),在控制电路中形成关断起动脉冲和关闭镇流器供电的指令信号。这种过电流有可能是由于电路局部短路或由于金卤灯的不良状态所致。

 

 

图5:控制电路

用集成块N2,N2中含有一个振荡器,其频率由电阻R21,电位器RP1及电容C22来设置。通过调整电位器RP1可把频率调到44kHz.N2中还产生驱动脉冲,以驱动MOSFET(Q2及Q3)。对Q3的浮点供电是通过二极管V20,电容C23和一个在N2内部的电流泵电路进行的。Q2和Q3以及扼流圈L3组成为一个普通的半桥电路。在扼流线圈L3的两端,由Q2及Q3交替导通,形成方波电压,隔直电容C26只允许交流电流通过L3.电容C24和电阻R24串联组成吸收网络,以减少开关损耗。而接在直流电压VCC输出端上的电容C25,是为滤除由输入端子X4处接入的起动电路(图4)所产生的高频分量。类似地,电容C20及C21并起来,接到电阻R20上为了滤除由降压电阻R20和集成块N2内部稳压二极管所形成的约12VDC电压中的高频杂波。Q2及Q3驱动电路中的电阻R22和R23是用来消除芯片N2中可能出现的高频振荡。

金卤灯的工作电流是经过扼流电感L3和电容C27提供的。L3和C27一起构成镇流阻抗。灯工作电流频率为44kHz.

3控制电路中典型测试点波形

控制电路中几个典型测试点:TP1、TP2、TP3、TP4的波形示于图6.

 

 

图6:为控制电路中典型测试点波形图

控制电路所用的12V直流电压是从接口X6连到PFC电路的DC电压输入端。控制输入信号被加到由四象限比较器N6和N5中的逻辑门A、B、C、D组成的比较器/门电路中。来自起动电路的灯过流信号经过接口X8加进,并通过降压电阻R50加到四象限比较器N6中。一旦灯电流超过预定值,立即就被检测出。由N5中的比较器/门输出信号,使Q5导通,从而把接口X1处的15VDC电压切断,使PFC电路中的集成块N1停止工作。同时触发器N4也被封闭。由电阻R52和电容C44形成约680ms的关断延迟。热敏电阻TM用来检测镇流器的温度,如果过热就给芯片N6提供信号使之关闭。由电容C42和触发器N4中的某个电阻构成延时网络,产生约1秒的延迟时间,这样在12VDC电压未升到或者未稳定前,N3不产生起动脉冲。

芯片N3是14级二进制计数器/分频及振荡器,它为起动电路产生时钟脉冲,通过接口X7加到起动电路,N3的振荡频率调整电路是由电容C45,电阻R54及R55并联再由C50串起来构成。N3的输出信号是从计数器的第一个二进制码中取出的。该二进制码是频率为5Hz的方波。如果灯出现过流,或者线路中出现过热。就从N6和N3的阈门输出复位信号,使计数电路停止工作。

3结语

上述所介绍的小功率金卤灯电子镇流器的设计方案,效率高,功耗不到18%,发热低,电路元器件小,重量轻,大多可装在印制板上,适合作成模块。主要的发热元件如扼流圈,变压器上都有散热片。所以整个镇流器的工作温升较低,可在50℃的高温环境下工作,所以,本方案可靠性也比较高。

关键字:小功率  金卤灯

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2014/0612/article_22205.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于CC2530的无线路灯节能智能监控系统
下一篇:高效率大功率适配器的研究

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

具有超宽输入电压范围小功率反激式设计

在工业应用和工厂自动化领域存在多种多样的电源电压。一般您会发现24伏交流(VAC)电压、24伏直流(VDC)电压、110VAC电压、230VAC电压,有时也会发现介于它们之间的电压。由于成本原因,电子设备制造商通常不愿意为每种输入电压开发不同的电源。所以,让我们来看看如何设计一种具有超宽输入电压范围(19至265VAC和19至375VDC)的小功率(在500mW的范围内)反激式转换器。该小功率反激式参考设计(笔者将把它用作本博客中的一个示例)需要具备两路输出。一个输出轨提供微控制器与模拟电路(电流为15mA时电压为5.0V);另一个输出轨则在电流为40mA时提供12.0V的电压以控制继电器。因为输入和两路输出需要2.5kV
发表于 2018-05-20

基于单片机STC12C5A60S的小功率逆变器的设计与实现

    引言    逆变器是将汽流电能变换成交流电能的电气装置,通常用大功率高反压电力电子器件来实现。太阳能发电中,光电池阵列所发出的电为直流电。但是,大多数用电设备的供电为交流电,所以电力系统中常需要将直流电变换成交流电的逆变器。此外,逆变器在工业控制,通信、交通等领域的应用也非常广泛。正弦脉宽调制(SinuSOIdal Pulse Width Modulation,SPWM),是指以正弦波做调制波(Modulating Wa ve),以F倍于正弦调制波频率的三角波做载波(Carrier Wave),进行波形比较后产生一组幅值相等、宽度正比于正弦调制波的矩形脉冲序列,来等效正弦调制波。本文
发表于 2018-04-07
基于单片机STC12C5A60S的小功率逆变器的设计与实现

采用单片机AT89C2051的小功率BJT管脚管型自动判别电路

  本设计采用单片机AT89C2051 作为中心控制单元,设计出了自动判别三极管管脚、类型的电路。该电路能迅速自动识别常见中小功率三极管的管型和管脚,并由相应的指示电路显示出判断结果。电路相对较简单,测试方便、快捷,测试结果准确,造价较低,功能扩展性强,升级方便。  引言  在电子技术中,三极管是使用极其普遍的一种元器件,三级管的参数与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此,在电子设计中,三极管的管脚、类型的判断和测量非常重要。测量三极管管脚的方法有多种,其中实验室常用的是利用万用表和三极管各管脚的特点进行测量,但由于三极管各个引脚间的电压、电流关系复杂,且三极管本身体积较小,给测量带来很大不便,而目前市场上还没有
发表于 2018-03-19
采用单片机AT89C2051的小功率BJT管脚管型自动判别电路

基于UC3842的三路输出小功率开关电源设计

通时间变短,输出电压变低,从而使输出电压稳定,反之亦然。锯齿波振荡电路产生周期性的锯齿波,其周期取决于4脚外接的RC网络。所产生的锯齿波送到脉冲宽度调制器,作为其工作周期,脉宽调制器输出的脉冲周期不变,而脉冲宽度则随反馈电压的大小而变化。2、开关电源设计本文所设计的小功率开关电源预定的技术指标如下:输入电压:Vin=48V(允许20%的波动);主输出:+5VDC@2A,电压精度0.5%,纹波系数小于0.5%(峰峰值20mV);辅助输出1:+15VDC@500mA,电压精度2%,纹波系数小于0.15%(峰峰值20mV);辅助输出2:-15VDC@500mA,电压精度2%,纹波系数小于为0.35%(峰峰值50mV);输出功率:PO
发表于 2017-12-24

全新高压MOSFET高效支持大小功率应用

2017年4月10日,德国慕尼黑讯—英飞凌科技股份公司(FSE: IFX / OTCQX: IFNNY)壮大现有的CoolMOS™技术产品阵容,推出600 V CoolMOS™ P7和600 V CoolMOS™ C7 Gold (G7)系列。这两个产品系列的击穿电压高达600 V,具备更出色的超结MOSFET性能。它们可在目标应用中实现非常出色的功率密度。600 V CoolMOS P7:高效率和易用性的优化组合新推出的P7树立效率标杆并具备更高的性价比,可大大简化设计。该器件的目标应用包括充电器、适配器、照明装置、电视、PC电源、太阳能、服务器、电信和电动汽车充电等,其功率级别从100 W到15 kW不等。在不同的拓扑中
发表于 2017-04-10

中、小功率三极管性能好坏应如何检测

  要想知道三极管的性能好坏,并定量分析其参数,则需要专门的测量仪器,如JT一l晶体管特性图示仪。当不具备专用的测量仪器时,用万用表可以粗略地判断三极管的好坏。下面介绍用万用表判断中、小功率 (1W以下)三极管性能好坏的方法。   (1)三极管性能好坏的检测   1)三极管极间电阻的测量  通过测量三极管极间电阻的大小,可以判别管子的内部是否短路、断路。方法是:用万用表的Rx1k挡或Rx1O0挡测量管子的基极与集电极之间的正向电阻与反向电阻,与发射极之间的正向电阻和反向电阻。   对于正常的中、小功率三极管而言,正向电阻为几百欧姆至几千欧姆,反向电阻为几百千欧以上。不论是正向电阻还是反向电阻,硅材料的三极管都要比锗
发表于 2016-08-08
中、小功率三极管性能好坏应如何检测

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">