直流供電低壓鈉燈數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器設(shè)計

作者：時間：2013-04-24 來源：網(wǎng)絡(luò)

英飛凌汽車電子生態(tài)圈
- 掃碼關(guān)注
  獲取最新最全汽車電子
  技術(shù)方案與實用技巧

1 引言

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/175300.htm

綠色照明工程要求采用效率高,壽命長,安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品。直流供電照明廣泛用于車船照明、風(fēng)力發(fā)電照明、太陽能照明、流動攤販照明、停電應(yīng)急照明、安全照明等方面。低壓鈉燈光效可達(dá)210lm/W,是目前光效最高的氣體放電燈,具有很強(qiáng)的單色性。功率小于35W的低壓鈉燈主要用在光譜儀器中作為單色光源。35W以上低壓鈉燈主要用于照明或信號燈。在此針對110V直流電壓采用升壓變換器和半橋LCC逆變器設(shè)計了55W低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器(Electronic Ballast,簡稱EB),并應(yīng)用單片機(jī)實現(xiàn)了保護(hù)和恒定輸出功率等功能。

2 電路結(jié)構(gòu)及工作分析

圖1示出110V直流供電的EB結(jié)構(gòu)框圖。在主電路中,直流電壓經(jīng)過Boost電路升壓到350V,再經(jīng)過半橋逆變,最后在LCC結(jié)構(gòu)的負(fù)載匹配網(wǎng)絡(luò)兩端產(chǎn)生高頻方波,從而驅(qū)動燈?？刂齐娐分邪刂齐娫措娐?、Boost控制電路、半橋控制電路、檢測電路和驅(qū)動電路。

圖2示出主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。其中Boost變換器工作在電感電流連續(xù)工作狀態(tài)。在該狀態(tài)下,輸入電流紋波隨電感L1的增大而減小。

圖3示出Boost變換器工作過程的等效電路與各點波形。

當(dāng)開關(guān)管VQ1導(dǎo)通時,電感電流iL流過電感線圈L1,在L1未飽和之前,電流線性增加,電能以磁能的形式儲存在電感線圈中。此時,電容C1放電,RLoad上流過電流Io,RLoad兩端為輸出電壓Uo,極性上正下負(fù)。由于開關(guān)管導(dǎo)通,二極管陽極接電源US的負(fù)極,二極管承受反向電壓,所以電容不能通過開關(guān)管放電,其工作狀態(tài)見圖3a。

當(dāng)VQ1關(guān)斷時,L1兩端的電壓極性改變,以保持iL不變。這樣電感中變成一個輸出電壓為UL的電壓源與US串聯(lián)向負(fù)載供電,其工作狀態(tài)見圖3b。圖3c為iL連續(xù)時各點的電壓電流波形。在iL連續(xù)的工作狀態(tài),開關(guān)周期Ts最后時刻的電流值Ia,就是下一個Ts周期中iL的開始值。但是,如果電感量太小,電流線性下降快,即在電感中能量釋放完時,尚未達(dá)到晶體管重新導(dǎo)通的時刻,這樣就出現(xiàn)了電感電流的斷續(xù)工作狀態(tài)。圖4示出半橋LCC工作狀態(tài)及關(guān)鍵點波形。

當(dāng)電路呈現(xiàn)感性時,電流滯后于電壓。設(shè)在工作過程I時,VQ3截止,VQ2導(dǎo)通,電源向負(fù)載供電,負(fù)載電壓電流正向增加。由于電流滯后電壓,當(dāng)VQ2關(guān)斷后進(jìn)入工作過程Ⅱ,電流仍將保持正向流動,正向電流在VQ3的反向并聯(lián)二極管中續(xù)流,直到電流減小到零,在反向續(xù)流過程中,VQ3已經(jīng)導(dǎo)通,因為二極管的電壓箝位作用,VQ3是零電壓開通。在VQ2截止,VQ3導(dǎo)通的工作過程Ⅲ中,電流反向增大,直到當(dāng)VQ3關(guān)斷后進(jìn)入工作過程Ⅳ,VQ2的反向并聯(lián)二極管續(xù)流。直到電流減小到零。同樣在反向續(xù)流過程中,VQ2已經(jīng)導(dǎo)通,因為二極管的電壓箝位作用,VQ2也是零電壓開通。

在氣體放電燈的啟動階段,半橋LCC諧振變換器必須能夠在燈的電極間提供足夠高的啟動電壓,擊穿弧隙,電離弧管內(nèi)的氣體產(chǎn)生輝光放電。在過渡階段,半橋LCC諧振變換器需要提供足夠的電流使輝光放電過渡到弧光放電并達(dá)到穩(wěn)定。在燈的穩(wěn)定狀態(tài),半橋LCC諧振變換器需提供額定的功率,使燈正常工作。