120W高可靠HID燈電子鎮(zhèn)流器

點(diǎn)火成功后燈電阻下降。由于前端DC/DC電路工作在限流狀態(tài)，因此點(diǎn)火成功的標(biāo)志是燈電壓比較低（20V）。如果點(diǎn)火成功后立即改為低頻（90Hz）工作，由于燈阻抗比較低，容易出現(xiàn)過流的現(xiàn)象。降壓DC/DC電路在輸出電壓接近零的情況下不能很完美地實(shí)現(xiàn)恒流的功能。解決的辦法是，點(diǎn)火成功后繼電器K1并不立即閉合，在此后的100ms里，單片機(jī)給出的逆變頻率是20kHz，不滿足諧振條件，因而不會(huì)點(diǎn)火。在此頻率下，C3、L2與燈串聯(lián)，增加了負(fù)載阻抗，使得DC/DC電路不至于出現(xiàn)過流。這個(gè)階段可以稱為“維持電弧期”。燈電壓上升到20V以上之后，逆變頻率降低到90Hz，同時(shí)繼電器K1閉合，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這樣的控制策略使得啟動(dòng)過程十分平順，不會(huì)出現(xiàn)電流沖擊，提高了鎮(zhèn)流器的可靠性，同時(shí)也有利于延長燈的壽命。

控制程序流程

圖6 主程序流程及T0中斷服務(wù)程序

程序流程如圖6所示。程序首先判斷是否有開機(jī)命令，有則判斷輸入電壓是否高于200V，是就開始點(diǎn)火。點(diǎn)火期間逆變橋輸出62kHz激勵(lì)，主電路諧振，產(chǎn)生高壓擊穿氣體放電管，經(jīng)過T1給出高壓脈沖激勵(lì)燈管產(chǎn)生電弧。接下來程序控制逆變頻率為20kHz，用于維持電弧，等待燈電壓上升，然后控制逆變頻率為90Hz，進(jìn)入正常點(diǎn)燈狀態(tài)。單片機(jī)以中斷方式給出逆變器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即每隔5.5ms中斷一次，在中斷服務(wù)程序中給出逆變器驅(qū)動(dòng)脈沖，執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換，查表求出當(dāng)前應(yīng)該給出的控制電壓，輸出到DAC。其中，A/D轉(zhuǎn)換程序采用了多次采樣求平均的做法，消除偶然的干擾。

HID燈從點(diǎn)火成功到穩(wěn)定工作需要一段時(shí)間。為了快速進(jìn)入到穩(wěn)定工作狀態(tài)，控制程序在點(diǎn)燈最初的90s里將激勵(lì)功率從額定值提高10%，90s預(yù)熱結(jié)束后返回到額定功率。另外，在逆變橋換流時(shí)間內(nèi)，單片機(jī)控制降壓DC/DC降低輸出電壓，降低了逆變橋MOSFET開關(guān)應(yīng)力。實(shí)現(xiàn)的方法是：在T0中斷服務(wù)程序即將給出逆變橋驅(qū)動(dòng)脈沖之前，將DC/DC控制電壓降低，在脈沖給出之后恢復(fù)。

結(jié)論
本文所討論的HID燈鎮(zhèn)流器采用電流準(zhǔn)連續(xù)DC/DC，既降低了開關(guān)應(yīng)力，增加了可靠性，又提高了效率。諧振點(diǎn)火電路能輸出高達(dá)8kV的點(diǎn)火電壓，可以在熄燈后快速再次點(diǎn)燈。單片機(jī)控制程序降低了逆變橋的開關(guān)應(yīng)力，而采用查表的方式實(shí)現(xiàn)恒功率控制，避免了復(fù)雜的計(jì)算，程序代碼短，穩(wěn)定可靠。