高压钠灯节能型电子镇流器的设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为大势所趋，同时国家也大力倡导节能减排，建设资源节约型，环境友好型社会，这给高压钠灯节能型电子镇流器的发展带来了巨大的历史机遇。目前世界各国道路照明光源都是以高压钠灯为最主要光源，用电量占全部道路照明电量的80%以上。大功率LED在道路照明上的应用虽然已从试验阶段向应用推广阶段发展，但高压钠灯80%以上的使用率不可能在近阶段内被同类产品替代而退出历史舞台，其历史使命还将长期延续，继续稳固占据道路照明光源主导地位。所以如何达到对高压钠灯的有效节电是道路照明节能的重点，政府节能工作中把政府机构本身和公共行政事业单位的节能作为工作的首要任务，用电量大、浪费电严重的路灯照明显然成为政府节能减排工作的重中之重。路灯节能降耗有很大的潜力，选择适合的路灯照明节能技术，将带来可观的社会效益和经济效益。高压钠灯的高光效，均匀度、破雾性、显色性都是其他光源所不能比拟的。但是因为电网电压变化的特点和道路照明的时间段特性，造成高压钠灯的光效及电能的浪费和并导致灯具使用寿命缩短，因此也增加了庞大的维护费用。如何扬长避短，将高压钠灯这种优良的道路照明光源的效益最大化，达到节能、减少运行费用、提高亮灯率、降低维护量，做到安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维护方便、美化环境的综合效果是本节能产品的改造项目确保达到的目标。

问题的提出

　　高压钠灯（HPSL）是一种性能优异的高强度气体放电灯（HIDL），使用时发出金白色光，其优点是光效高达140 lm/W、寿命长达32,000h、光色好，所以广泛应用于道路、高速公路、机场、码头、船坞、车站、广场、街道交汇处、工矿企业、公园、庭院照明及植物栽培。与所有的气体放电电光源一样，高压钠灯呈负V－I特性，需要镇流器来抑制灯电流，而且启动时需要5～20kV的气体击穿电压。传统的电感镇流器体积大，功率因数低，而且对电网电压波动的适应能力不强，所以，研制高频电子镇流器以取代电感镇流器是大势所趋。现已研制的高压钠灯电子镇流器大都采用高频电子镇流器，在高频状态下，高压钠灯容易熄弧，并存在声共振问题。为避免声共振，现已研制的250W高压钠灯节能型电子镇流器采用了频率抖动技术，使高压钠灯的电流工作频率时刻围绕中心频率上下变化。启动部分采用LC串联谐振电路产生高压，简单可靠。在路灯照明设计中，根据时间段特性，增加定时器，在半夜某时将路灯功率降低，达到节能。

主回路设计

　　高压钠灯电子镇流器主电路采用有源功率因数校正(APFC)和DC/AC逆变两级组合方式，具有良好的动态响应，解决了电网的谐波污染问题，使电子镇流器更加绿色环保。有源功率因数校正电路，工作在DCM模式，谐波电流小，开关管电压电流应力小。DC/AC逆变部分通常采用半桥逆变或全桥逆变电路。半桥的输出电压是全桥的一半，在同样输出功率的条件下，所用功率管电流比全桥大一倍，在功率管电流相等的情况下，全桥电路的输出功率是半桥的2倍，但多用2只功率管。考虑到250W高压钠灯二次触发电压在150～190V，且APFC输出电压为400V，所以，半桥电路输出的电压完全能够满足二次触发的需要，而且半桥电路与全桥电路功率管的电压应力相同，但前者成本比后者低，半桥电路完全满足其需求。不对称半桥（AHB）相对于对称半桥，少用了两个电容，结构简单。高压钠灯电子镇流器主电路如图1所示。可以看出，电子镇流器实际上是一个典型的AC/DC/AC变换电路。

　　图1 电子镇流器主电路示意图

　　交流电220V经二极管整流，虽然输入电压是正弦的，但输入电流却严重畸变，效率很低，大量使用会给电网造成严重危害，同时输入电流谐波生成的噪声也会影响电路运行。APFC能使电路输入功率因数提高到0.95以上，使输入电流基本为正弦波，谐波含量大大减少。功率因数校正电路采用L6562A实现，结构简单，PF值高、THD值低，工作于变频控制方式，最小开关频率25kHz，BOOST升压电感工作在临界电流模式。耦合升压电感L1副边有两个作用，一是给芯片供电，二是作为电流过零的检测信号。此芯片采用电压电流双闭环控制，内环使用电流断续不定频率模式控制。电压检测信号（脚1）和同步信号（脚3）相乘作为电流给定，R1为电流检测电阻。输出电压控制在400V，如图2所示，整流桥、储能电感L1、功率开关器件S1、升压二极管D1、输出滤波电容和电流取样电阻R1组成了APFC主电路。

　　图2 前级功率因数校正电路原理图

　　后级DC/AC逆变电路采用电压型PWM控制器KA3525A控制不对称半桥，它包括两个互补控制的功率管MOSFET，S1、S2是两个带反并联二极管D1、D2的MOS管，负载电路由电容Cb、电感L2组成的镇流电路与灯（稳态电阻为R）串联组成。如图3所示。该芯片简单可靠，且使用方便灵活，通过适当外接电路，不仅能够实现变频控制，还可以完成输入软启动、过载限流、过压保护、死区调节等多种功能。其工作原理为将触发脉冲变压器T1输出的两路互补的PWM驱动脉冲送至开关管S2、S3的栅极，控制两只功率管交替工作，占空比固定。KA3525A内的振荡器外接时标电容CT，通过电阻Rd提供放电通路。改变RT的数值则可以改变Cd的放电时间，同时可以改变死区时间。而CT的充电电流则由RT规定的电流源决定，KA3525A的脚8起到输入软启动作用。KA3525A的振荡频率f=1/[CT×(0.7RT＋Rd)]。

　　由于HPSL的阻抗非线性，在灯未点亮之前处于高阻，一旦外加高压触发点亮以后灯就导通，其两端电压迅速降低，灯电流增大，呈现负阻特性。如果还以平常的电压加于灯上，灯将烧毁。而HPSL在刚启动的冷态和长时间工作的热态的阻抗又有很大差别，因此，HPSL控制器必须是一个电流模式控制下的恒功率输出。在本方案中，采用了不对称半桥电路，将APFC输出的400V电压，在恒电流下降至HPSL所需的工作电压。其工作过程为电感L2和Ca首先达到串联谐振，频率为200kHz，产生5kV高压，使高压钠灯点火，点火后高压钠灯导通，Ca不起作用，Ca是一个小容量的高压电容，由于隔直电容Cb>>Ca，Cb和电感不会谐振，起到了镇流作用，这时频率以35kHz为中心上下波动2kHz范围，1分钟后高压钠灯达到恒定功率正常运行。不对称半桥输出方波，经Cb和L2镇流后变为高频交流电。

　　图3 后级不对称半桥电路原理图

　　辅助电源由内置MOSFET的TOP221组成的单端反激式电源构成，输出电压+15V给控制芯片供电，如图4所示。

　　图4 辅助电源原理图

关键字：高压钠灯节能型电子镇流器编辑：探路者引用地址：高压钠灯节能型电子镇流器的设计

上一篇：基于晶体开关管的双路控制驱动电路设计
下一篇：基于ARM MCU通过AV端口对显示器的控制

推荐阅读最新更新时间：2023-10-12 22:37

荧光灯电子镇流器的电路分析

引言荧光灯的发光效率优于白炽灯已成为不争的事实，为此，近20年来，电子镇流器在世界范围内得到了迅速的普及和发展，各半导体厂家推出了众多的用于电子镇流器的驱动电路，本文介绍的电子镇流器基于IR公司开发的IR2153驱动器和摩托罗拉公司的MC33262功率因数控制器，是一种结构简单，成本低廉，可靠性高的解决方案。 1 自激式半桥驱动器IR2153介绍 IR2153是在IR2155和IR2151基础上推出的改进型的VMOS和IGBT栅极驱动器，它将高压半桥驱动器和一个类似于555时基电路的前端振荡器集成在一个8脚芯片上，使其成为一款功能更多，更易于使用的功率驱动IC芯片。如图1所示，脚CT兼有保护关断功能，可

[模拟电子]

新型专利电子镇流器控制器BL8301及其应用

摘要：上海贝岭生产的专利电子镇流器控制器BL8301可为电子镇流器半桥LC谐振逆变器提供所有必需的控制和保护功能，可用于设计80W以下中高端荧光灯交流电子镇流器。文中介绍了BL8301的基本结构特点和功能原理，给出了BL8301的应用电路。关键词：BL8301 镇流器驱动芯片预热启动保护 1 概述自20世纪90年代之后，国外很多著名的半导体巨商（如美国IR公司、摩托罗拉公司、意法半导体公司、飞利浦公司、安森美公司及飞兆公司等）都相继推出了电子镇流器控制/驱动器IC。但在我国，此类ASIC几乎是一片空白。最近，上海贝岭股份有限公司也推出了自己的荧光灯交流电子镇流器控制/驱动器BL8301，并已获得国家专利保护。这种高端镇流器控

[电源管理]

采用IR21592的调光电子镇流器的原理与设计

概述：介绍IR21592型调光镇流器控制器的特点，详细阐述基于IR21592的36 W荧光灯调光电子镇流器电路的工作原理与设计。 1 引言近几年，可调光荧光灯电子镇流器得到长足发展，成为倍受用户青睬的典型“绿色照明”产品。由于荧光灯是一种非线性负载，并且灯管有额定导通电压，如果灯管上的电压低于额定值，则会熄灭或不能发光，所以荧光灯的调光并非像白炽灯调光那样简单。荧光灯调光电子镇流器分为模拟调光和数字调光，而具体的调光方法主要有频率调制(即调频)和相位控制。从本质上讲，荧光灯调光是通过调节灯管电流实现的。灯管额定功率上有最大输出电平，亮度调节不能超过最大输出电平(即100％)。性能优良的调光电子镇流器的调光范围为100%~

[电源管理]

采用IR21592的调光<font color='red'>电子镇流器</font>的原理与设计

节能型视频监控终端的设计

视频监控系统越来越多地走进人们的生活，系统节能也是电子系统必须考虑的一个重要参数。对一个少有人出入的场合，采用不间断的实时监控不仅没有必要，也会浪费很多的电能。针对这种情况，本文设计了一个无人值守的智能监控终端。在没有人进入监控区域时，监控终端处于低能耗的休眠状态；当红外传感器检测到有人进入监控区域时，终端被唤醒并开始摄像，同时将处理后的视频信号经过网络传输到监控中心，为中心值班人员提供判断依据。对于出入人员较少的场合，利用该监控终端可以有效减少系统能耗，减少传输、保存的数据量，而且不会错过监控对象。 1 终端工作原理及总体框图终端的总体框图如图1 所示，在没有人员进入监控区时，系统处于休眠、节能

[嵌入式]

电子镇流器设计中元件的使用与选择

1. 电感 1.1 磁芯 EE10:10W以下 EE13:13W以下 EE16:18W以下 EE19:24W以下 EE19加厚,EE20:30W以下 EE25,EI25:45W以下 EE25加厚EI28: 80 W以下 EI33:110 W以下大于55W建议用2个电感功率可做3W~~~~125W 1.2 间隙,EE10 EE13开0.6其它可以都开在1.0 ，注意一点,间隙最大不可以超过中间长度的1/3,一般小功率10W~20 w 0.4 30w~40w 0.6 60w~80w 0.8 100w~110w 1.0 1.3 线径 7W￠:0.11 7—13W: ￠0.13, 13

[电源管理]

采用超高频点灯克服金卤灯声谐振问题的电子镇流器研究

摘要：采用超高频点灯的电子镇流器可以有效地克服高强度气体放电灯尤其是金卤灯所固有的声谐振问题。提出了一套设计负载电路参数的方案。合理地选择电路参数，使其在谐振方式下工作，可以有效地降低电路损耗。关键词：超高频；电子镇流器；高强度气体放电灯；声谐振引言电子镇流器相对于传统的电感式镇流器，具有工作电压范围宽、体积小、重量轻、无频闪、无噪声、效率高等众多优点，在荧光灯领域已经得到了成功应用。但是，对于高强度气体放电灯，尤其是金属卤化物灯，由于其在高频工作方式下存在声谐振的问题，因此到目前为止依然难以得到大规模的推广应用。针对声谐振的问题，众多学者进行了深入的研究，提出了一些解决的方案，主要有：低频方波点灯方案；灯电流灯

[应用]

用ML4835设计室内可调光小型荧光灯电子镇流器

本文详叙了一种低损耗的建筑用可调光镇流器的设计，它采用ML4835电子镇流控制器IC，以MicroLinear公司的ML4835EVAL板为基础。当工作电压超过102V～138V范围时，ML4835EVAL板作为功率因数校正的65W电子镇流器，它接受0～10VDC控制、具有20∶1调光范围，控制两只串接的32WPLT紧密型荧光灯管。灯管采用预热、点亮和调光的运行模式，是一频率变化范围宽、不重迭的变频器拓扑。图1给出了这种120V的电子镇流器设计框图。图2则给出了完整的ML4835EVAL电路图。 CFL小型荧光灯被设计为工作在要求全照度和可调光的，其镇流器充分显示了该ML4835镇流控制器IC的如下特性：（1）工

[电源管理]

用ML4835设计室内可调光小型荧光灯<font color='red'>电子镇流器</font>

[图文]日光灯电子镇流器的主要技术要求

日光灯电子镇流器与日光灯配套使用，为保证日光灯能正常点燃，并达到各项性能指标，电子镇流器应符合国标GB15143和GB/T 15144的要求。 1.额定电源电压及电压变化范围。镇流器外壳或在交流输入端的接线端处，应明确标志该参数。若标明的电压范围很宽（如100～250V），选用时就要慎重。因为100V就能正常启动的镇流器用于工频电压为额定值或更高（240V）的场合时，串联谐振电容两端的电压非常高，不仅对灯管有影响，而且可能会损坏其它元件。 2.额定输出功率或与电子镇流器匹配的灯管功率、型号及所带的灯管数。灯管功率应与电子镇流器匹配，有的镇流器号称"可配接16～40W日光灯"，不宜选用。因为镇流器承载的最佳功率是一定的，不可能适应如此

[电源管理]