專(zhuān)利名稱(chēng)：軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，屬于照明電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氙氣金鹵燈是在金鹵燈的基礎(chǔ)上進(jìn)行重大改進(jìn)和革新，加入惰性氣體“氙氣”，并對(duì)內(nèi)泡配方進(jìn)行改良，使得燈泡亮度和壽命都提高2陪以上，每瓦流明達(dá)120，比金鹵燈，高壓鈉燈節(jié)能40%以上，是大功率照明領(lǐng)域中唯一節(jié)能照明產(chǎn)品，250W氙氣金鹵燈可產(chǎn)生400W金鹵燈的流明數(shù)，節(jié)能效果明顯，氙氣金鹵燈固有的負(fù)阻特性和特殊的啟動(dòng)要求，必須和與之相匹配的鎮(zhèn)流器共同使用，電子鎮(zhèn)流器與傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，電子鎮(zhèn)流器效率高，自身能耗僅幾瓦，屬節(jié)能產(chǎn)品，其次，具有很高的功率因數(shù)，電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)很容易做到0.95以上，有效地提高了供電系統(tǒng)和電網(wǎng)的利用率；當(dāng)電子鎮(zhèn)流器對(duì)氙氣金鹵燈所提供的能量在燈自身聲共振特征頻率上的分量大于其閾值時(shí)，會(huì)激發(fā)聲振現(xiàn)象，人們采用了多種技術(shù)措施來(lái)消除聲共振現(xiàn)象，如反饋消除法、頻率選定法、變頻控制法、超高頻點(diǎn)燈、低頻方波驅(qū)動(dòng)法等，綜合上述方法技術(shù)原理及效果可知，低頻方波驅(qū)動(dòng)法是最行之有效的，采用低頻方波驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于燈的工作頻率低于金鹵燈的最低聲共振頻率，只要控制好低頻方波上疊加的高頻波的幅度，使其小于5%，就可以保證金鹵燈穩(wěn)定工作而不發(fā)生聲共振現(xiàn)象這是目前中小功率氙氣金鹵燈電子鎮(zhèn)流器中運(yùn)用最廣泛的控制方式，放電燈工作于低頻方波電子鎮(zhèn)流器與標(biāo)準(zhǔn)電感鎮(zhèn)流器在燃點(diǎn)時(shí)所發(fā)出的光質(zhì)量是無(wú)明顯差別的；傳統(tǒng)低頻方波電子鎮(zhèn)流器一般采用三級(jí)結(jié)構(gòu)，即BOOST升壓功率因數(shù)校正電路、BUCK降壓電路和直流-直 流全橋或半橋逆變電路，這種電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本昂貴，在此三級(jí)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，BUCK降壓電路承擔(dān)放電燈功率調(diào)節(jié)控制功能，一般均為硬開(kāi)關(guān)控制方式，其開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)損耗很大，使得鎮(zhèn)流器自身效率很難提高，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，提高開(kāi)關(guān)器件效率，現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了一種電子鎮(zhèn)流器，取消了 BUCK降壓電路環(huán)節(jié)，通過(guò)半橋逆變電路實(shí)現(xiàn)交流方波輸出，同時(shí)通過(guò)檢測(cè)電路工作電壓和電流狀態(tài)，使開(kāi)關(guān)器件處于軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，極大減小了其開(kāi)關(guān)損耗。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種將功率調(diào)節(jié)和交流方波逆變合為一體的兩級(jí)半橋軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波驅(qū)動(dòng)的HID氙燈電子鎮(zhèn)流器；為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器將DC/DC級(jí)和低頻逆變級(jí)相結(jié)合形成一級(jí)，與前端PFC級(jí)形成兩級(jí)式結(jié)構(gòu),PFC級(jí)采用專(zhuān)用IC芯片控制，開(kāi)關(guān)管Ql工作在高頻狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出母線(xiàn)的調(diào)節(jié)(400V)，開(kāi)關(guān)管Q2、Q3結(jié)合形成半橋結(jié)構(gòu)為氙燈提供低頻方波電流，有效避免聲共振的發(fā)生，Q2、Q3工作在高頻軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，氙燈的穩(wěn)態(tài)恒功率控制功能也設(shè)計(jì)在這一級(jí)；[0007]該軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器包括電源輸入濾波電路、全橋整流濾波電路、APFC升壓電路、軟開(kāi)關(guān)逆變電路、點(diǎn)火電路、峰值電流取樣電路、諧振時(shí)刻取樣電路和諧振電容，所述電源輸入濾波電路與全橋整流濾波電路連接，所述全橋整流濾波電路與APFC升壓電路連接，所述APFC升壓電路與軟開(kāi)關(guān)逆變電路連接，所述軟開(kāi)關(guān)逆變電路的輸出端與點(diǎn)火電路一輸出端相連接，所述峰值電流取樣電路與諧振時(shí)刻取樣電路相連接，所述諧振時(shí)刻檢測(cè)電路與諧振電容相連接，所述諧振電容與軟開(kāi)關(guān)逆變電路相連接，所述軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器還包括具有恒功率控制等功能的綜合控制電路，所述綜合控制電路包括驅(qū)動(dòng)電路、諧振時(shí)刻檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路、點(diǎn)火控制電路、功率檢測(cè)電路、功率因數(shù)校正電路，所述驅(qū)動(dòng)電路與軟開(kāi)關(guān)逆變電路相連接，所述諧振時(shí)刻檢測(cè)電路與諧振時(shí)刻取樣電路相連接，所述峰值電流檢測(cè)電路與峰值電流取樣電路相連接，所述點(diǎn)火控制電路與點(diǎn)火電路相連接，所述功率檢測(cè)電路與APFC升壓電路連接，所述功率因數(shù)校正電路與APFC升壓電路連接；功率因數(shù)校正電路采用L6561專(zhuān)用控制芯片控制，使其母線(xiàn)電壓穩(wěn)定在400V，由于母線(xiàn)電壓恒定，若控制母線(xiàn)平均電流也為恒定值，則直流母線(xiàn)輸出功率就為恒定值，由于半橋逆變電路所用器件除Q2、Q3外，均為不耗能的電感和電容，而器件Q2、Q3工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其損耗很小，可忽略不計(jì)，故母線(xiàn)輸出功率即為HID燈上消耗的功率，以此控制思想實(shí)現(xiàn)了放電燈恒功率控制；T2即為峰值電流取樣，也是諧振電感，諧振電感與諧振電容在MOS管關(guān)斷期間發(fā)生諧振，當(dāng)MOS管兩端電壓諧振到零電壓時(shí)刻，觸發(fā)開(kāi)通對(duì)應(yīng)的MOS管，實(shí)現(xiàn)了 MOS管的零電壓開(kāi)通，消除了其開(kāi)通損耗，由于MOS管兩端并有諧振電容，其關(guān)斷為零電壓關(guān)斷，這樣就保證了 MOS管處于零電壓開(kāi)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)控制，諧振零電壓由檢測(cè)電容CS和C9分壓取樣，通過(guò)綜合控制電路邏輯處理后進(jìn)行判斷，給出開(kāi)通信號(hào)，MOS管關(guān)斷信號(hào)由其峰值電流決定，當(dāng)其峰值電流達(dá)到了設(shè)定之后，綜合控制電路給出關(guān)斷信號(hào)；在本發(fā)明當(dāng)中，恒功率控制調(diào)節(jié)是通過(guò)峰值電流變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)，根據(jù)MOS管電流值狀態(tài)和開(kāi)通時(shí)間狀態(tài)，可判 斷HID燈管短路、開(kāi)路和老化等異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并做相應(yīng)的處理；作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述的軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器當(dāng)中的正負(fù)半波電流取樣由一只變壓器T2來(lái)實(shí)現(xiàn)；作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述的軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器當(dāng)中的電壓諧振時(shí)刻通過(guò)電容C8、C9分壓獲得；作為本發(fā)明的優(yōu)選，所述的軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的恒功率控制是通過(guò)控制母線(xiàn)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的；本發(fā)明采用上述技術(shù)方案:軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器通過(guò)將BUCK降壓電路和開(kāi)關(guān)逆變電路合并成一級(jí)并以相應(yīng)的諧振控制方法實(shí)現(xiàn)了 MOS管軟開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，通過(guò)電流反饋控制，實(shí)現(xiàn)了恒功率控制的目的。該結(jié)構(gòu)不會(huì)影響功數(shù)校正電路的工作效果，通過(guò)MOS管電流值開(kāi)通狀態(tài)，對(duì)HID燈管異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并做相應(yīng)的處理。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體說(shuō)明；[0016]

圖1為本發(fā)明軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的有源功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)的三級(jí)模式HID電子鎮(zhèn)流器電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)逆變電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器電源輸入濾波電路(I)、全橋整流濾波電路(2)、APFC升壓電路(3)、軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)、點(diǎn)火電路(5)、峰值電流取樣電路(6)、諧振時(shí)刻取樣電路(7)和諧振電容(8)。電源輸入濾波電路(I)與全橋整流濾波電路(2)連接，全橋整流濾波電路(2)與APFC升壓電路(3)即有源功率因數(shù)校正連接，APFC升壓電路(3)與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)連接，C4、C5串聯(lián)與APFC升壓電路輸出相連，C4、C5連接點(diǎn)與HID氙燈相連，軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4 )的輸出端與點(diǎn)火電路(5 ) —輸出端相連接，點(diǎn)火電路(5)另一輸出端接氙燈，驅(qū)動(dòng)電路與DC — AC半橋逆變電路連接，峰值電流取樣電路
(6)與諧振時(shí)刻取樣電路(7)相連接，峰值電流取樣電路由變壓器T2和二極管D6、D7組成，T2副端分別經(jīng)D6、D7整流，對(duì)MOS管Q2、Q3電流分別進(jìn)行采樣，諧振時(shí)刻檢測(cè)電路(7)與Q2、Q3構(gòu)成的半橋中點(diǎn)·連接，諧振時(shí)刻檢測(cè)電路由C8、C9分壓構(gòu)成，形成無(wú)損檢測(cè)，諧振電容CIO、Cll分別并聯(lián)在MOS管Q2、Q3上，以實(shí)現(xiàn)MOS管的軟關(guān)斷及軟開(kāi)通，C6、C7串聯(lián)接在母線(xiàn)電壓上，C6、C7連接點(diǎn)與電流取樣電路和點(diǎn)火器相連，軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器還包括具有恒功率控制等功能的綜合控制電路(9)，綜合控制電路(9)包括驅(qū)動(dòng)電路、諧振時(shí)刻檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路、點(diǎn)火控制電路、功率檢測(cè)電路、功率因數(shù)校正電路；如圖4所示，為本發(fā)明所述的一種軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器的有源功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)示意圖，該電路采用專(zhuān)用的APFC控制芯片L6561，該電路是一種升壓輸出的，工作在臨界導(dǎo)電模式，當(dāng)MOS管Ql導(dǎo)通時(shí)，二極管D5截止，電流流過(guò)主電感LI，同時(shí)主電感LI儲(chǔ)存能量，此時(shí)負(fù)載電流靠輸出電容C4、C5來(lái)維持；iM0S管Ql斷開(kāi)時(shí)，二極管D5導(dǎo)通，主電感LI儲(chǔ)存的能量為負(fù)載供電，輸入電壓Vin和輸出電壓Vout及MOS管Ql電流取樣電阻上電壓送到控制芯片ICl，經(jīng)控制芯片運(yùn)算，控制MOS管Ql通斷，使得LI上電流跟隨輸入電壓的變化，如此，流過(guò)PFC升壓電感LI的電流是一種三角波，其峰值的包絡(luò)線(xiàn)(也即輸入電流的平均值)是和輸入電壓的正弦波同相的正弦波，也就實(shí)現(xiàn)了輸入電流的正弦化，并和輸入電壓保持同相；EMI濾波電路接入電網(wǎng)，經(jīng)過(guò)濾波后輸送給全橋整流電路，全橋整流電路輸出直流電，該直流電再經(jīng)APFC升壓電路2調(diào)整升壓，輸出較高的直流母線(xiàn)電壓(400V)，其輸出經(jīng)C4、C5串聯(lián)濾波后送給DC — AC半橋逆變電路，如圖4、6所示，變換器控制電路對(duì)DC — AC半橋逆變電路的開(kāi)關(guān)管Q2、Q3脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)刻根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)做出調(diào)整，從而達(dá)到MOS管軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒功率控制目的，當(dāng)Q2高頻斬波工作時(shí)，其輸出為正向電流，當(dāng)Q3高頻斬波工作時(shí)，其輸出為反向電流，MOS管Q2、Q3以180Hz交替工作，分別經(jīng)C6、C7、T1濾波電路解調(diào)，得到180Hz的低頻方波HID氙燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使HID燈工作在180Hz的低頻，這樣可以有效地避免聲諧振的發(fā)生，通過(guò)控制MOS管Q2、Q3的工作電流達(dá)到恒功率控制的目的。由于軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器將BUCK降壓電路和開(kāi)關(guān)逆變電路合并成一級(jí)，并以相對(duì)應(yīng)的諧振點(diǎn)控制方法實(shí)現(xiàn)了 MOS管Q2、Q3的軟開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了恒功率控 制的目的。
權(quán)利要求1.軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，它包括電源輸入濾波電路(I)、全橋整流濾波電路(2)、APFC升壓電路(3)、軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)、點(diǎn)火電路(5)、峰值電流取樣電路(6)、諧振時(shí)刻取樣電路(7)和諧振電容(8)，所述電源輸入濾波電路(I)與全橋整流濾波電路(2 )連接，所述全橋整流濾波電路(2 )與APFC升壓電路(3 )連接，所述APFC升壓電路(3 )與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)連接，所述軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)的輸出端與點(diǎn)火電路(5)—輸出端相連接，其特征在于點(diǎn)火電路(5)另一輸出端接氙燈，氙燈另一端接APFC升壓電路(3)串接電容C4、C5中間點(diǎn)，所述峰值電流取樣電路(6)與諧振時(shí)刻取樣電路(7)相連接，其特征在于:所述峰值電流取樣電路(6)的兩個(gè)輸出端任意分別接軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)的兩個(gè)輸出端，所述諧振時(shí)刻檢測(cè)電路(7)與諧振電容(8)相連接，其特征在于:所述諧振時(shí)刻取樣電路(7)輸入端與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)的一輸出端連接，所述諧振電容(8)與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)相連接，其特征在于:所述諧振電容(8)中間點(diǎn)分別與峰值電流取樣電路(6)和諧振時(shí)刻檢測(cè)電路(7)相連接，所述軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器還包括具有恒功率控制等功能的綜合控制電路(9 ),所述綜合控制電路(9)包括驅(qū)動(dòng)電路、諧振時(shí)刻檢測(cè)電路、峰值電流檢測(cè)電路、點(diǎn)火控制電路、功率檢測(cè)電路、功率因數(shù)校正電路，所述驅(qū)動(dòng)電路與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)相連接，所述諧振時(shí)刻檢測(cè)電路與諧振時(shí)刻取樣電路(7)相連接，所述峰值電流檢測(cè)電路與峰值電流取樣電路(6)相連接，所述點(diǎn)火控制電路與點(diǎn)火電路(5)相連接，所述功率檢測(cè)電路與APFC升壓電路(3)連接，所述功率因數(shù)校正電路與APFC升壓電路(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:諧振電容(8)中的兩只電容分別與軟開(kāi)關(guān)逆變電路(4)中的MOS管并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:諧振時(shí)刻取樣電路(7)由兩只電容C8、C9串聯(lián)構(gòu)成，從中間點(diǎn)連接到到所述綜合控制電路(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:APFC升壓電路(3)輸出電容由C4、C5串聯(lián)構(gòu)成，C4、C5連接處接HID氙燈。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種軟開(kāi)關(guān)模式低頻方波氙燈電子鎮(zhèn)流器，它通過(guò)將BOOST升壓電路和半橋軟開(kāi)關(guān)逆變電路相結(jié)合，配合控制系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的調(diào)制方法，通過(guò)電流反饋控制實(shí)現(xiàn)了氙燈負(fù)載恒功率輸出的目的。功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)采用獨(dú)立控制芯片，這樣減少了系統(tǒng)干擾。本實(shí)用新型通過(guò)選取MOS管電壓及電流，經(jīng)控制電路邏輯運(yùn)算，確定MOS管開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)刻，以實(shí)現(xiàn)MOS管的零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷，減少其開(kāi)關(guān)損耗。通過(guò)實(shí)時(shí)采集輸出兩端的電壓和電流，對(duì)氙燈短路、開(kāi)路和老化等異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并保護(hù)。
文檔編號(hào)H05B41/36GK203151854SQ201320155010
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者孫世強(qiáng), 國(guó)海峰, 劉青山 申請(qǐng)人:黑龍江省工大國(guó)鑫光電科技股份有限公司