1、金鹵燈二級(jí)拓?fù)潆娮渔?zhèn)流器控制策略的研究 1.引言 隨著科技長(zhǎng)進(jìn)，人類對(duì)比明的需求也與時(shí)俱進(jìn)，經(jīng)受了白熾燈、熒光燈兩代照明產(chǎn)品之后，人類開拓了照明史的新紀(jì)元，進(jìn)入了金屬鹵化物燈的照明時(shí)代.較之前兩代產(chǎn)品，金鹵燈的啟動(dòng)過程更為繁瑣，在此過程中需要鎮(zhèn)流器的參加。所以對(duì)鎮(zhèn)流器的討論成了光源照明技術(shù)進(jìn)展過程中必不行少的環(huán)節(jié)。最初討論鎮(zhèn)流器主要瀕臨的技術(shù)難題是“聲諧振”現(xiàn)象。隨著討論的深化，可采納低頻方波技術(shù)能有效的解決這個(gè)問題，使電子鎮(zhèn)流器應(yīng)用于金鹵燈獲得了極其重要的發(fā)展。在傳統(tǒng)的電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)中，往往采納三級(jí)拓?fù)洌室驍?shù)校正(pfc)電路、dc/dc電路和dc/ac逆變電路.但是電路級(jí)數(shù)越多用法

2、的器件越多并且使產(chǎn)品設(shè)計(jì)愈顯復(fù)雜。因此為了節(jié)省設(shè)計(jì)成本簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，本文提出一種電子鎮(zhèn)流器二級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想。2.鎮(zhèn)流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.1 三級(jí)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)中，最常采納的設(shè)計(jì)電路為傳統(tǒng)的三級(jí)拓?fù)洌到y(tǒng)結(jié)構(gòu)由功率因數(shù)校正(pfc)電路、dc/dc電路和dc/ac電路組成，三部分電路互相自立且各自完成相應(yīng)的功能。第一級(jí)的功率因數(shù)校正電路，可選用的拓?fù)錇閎oost型和反激型的功率因數(shù)校正電路。其次級(jí)電路為dc/dc電路，其主要功能是控制燈啟動(dòng)過程中的和功率，穩(wěn)定燈的工作點(diǎn)，這一級(jí)電路最常采納的拓?fù)錇閎uck電路。第三級(jí)電路為dc/ac逆變電路，其主要功能是為燈提供一個(gè)交變的工

3、作電流和，常用拓?fù)錇榘霕蚝腿珮螂娐?傳統(tǒng)的三級(jí)電路每一級(jí)電路自立執(zhí)行相應(yīng)的功能。控制相對(duì)容易，系統(tǒng)的牢靠性較好。但是，傳統(tǒng)的三級(jí)低頻方波電路存在電路復(fù)雜、成本高、效率低等缺點(diǎn)。2.2 二級(jí)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)近年來兩級(jí)低頻方波電子鎮(zhèn)流器得到了很大的進(jìn)展，主要有兩種功能組合方式：(1)將功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)(pfc)和dc/dc舉行合并，合并后的電路既要完勝利率因數(shù)校正的功能，又需要控制燈的啟動(dòng)過程中的電流，控制較三級(jí)電路復(fù)雜。(2)將dc/dc和逆變電路舉行合并，囫圇電路省去了dc/dc環(huán)節(jié)，逆變電路舉行調(diào)制，起到控制燈電流大小和換向的作用.此種辦法主要有pfc級(jí)+全橋dc/ac級(jí)和pfc級(jí)+半橋dc/a

4、c級(jí)兩種，但是，因?yàn)榘霕螂pbuck低頻方波變換器開路輸出電壓低燈信號(hào)取樣困難控制電路復(fù)雜等，所以采納pfc級(jí)+全橋dc/ac級(jí)電路。3.鎮(zhèn)流器各級(jí)電路的控制策略電子鎮(zhèn)流器本身，事實(shí)上是一種ac/dc/ac的特種電源。采納整流、濾波的整流環(huán)節(jié)會(huì)使輸入電流嚴(yán)峻畸變5.特殊是大量用法時(shí)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)峻的諧波污染且功率因數(shù)較低。對(duì)于這種用法數(shù)量大的中小功率單相電源系統(tǒng)，最抱負(fù)的辦法是在電源內(nèi)部實(shí)行功率因數(shù)校正措施，從根本上消退諧波源。通常功率因數(shù)校正辦法有兩種：有源功率因數(shù)校正(apfc)和無源功率因數(shù)校正(ppfc)。但無源功率因數(shù)校正(ppfc)的功率因數(shù)不是很高，只能達(dá)到0.80.9之間，很難臨近

5、1,并且電路中體積大且重，給電路設(shè)計(jì)帶來一定棘手。而有源功率因數(shù)校正(apfc)技術(shù)被認(rèn)為是合適的挑選，無數(shù)公司也推出了各種成熟的功率因數(shù)校正芯片。此次設(shè)計(jì)我們采納的功率因數(shù)校正芯片就是ti公司最近新推出的ucc28019.3.1 有源功率因數(shù)校正(apfc)電路ucc28019是一款在延續(xù)工作模式下，采納平均電流控制策略，以固定頻率輸出pwm波控制開關(guān)管的通斷，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，該芯片具有軟啟動(dòng)、欠/過壓庇護(hù)、過流庇護(hù)、開路庇護(hù)以及峰值電流限制等功能。ucc28019通過調(diào)整boost電路的開關(guān)管的占空比來穩(wěn)定輸出電壓，在電路輸出端通過分壓得到電壓反饋，將反饋電壓送入芯片內(nèi)部誤差和基準(zhǔn)電壓舉

6、行比較，芯片內(nèi)部調(diào)整輸出pwm的占空比實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)壓。3.2 全橋dc/ac逆變電路上電過程是在金鹵燈點(diǎn)火擊穿以前，燈負(fù)載相當(dāng)于與開路，為了使得點(diǎn)火階段能夠正常，必需要有足夠高的開路電壓。這個(gè)電壓通過啟動(dòng)電路供應(yīng)燈足夠高的電壓脈沖，擊穿燈管。點(diǎn)火過程金鹵燈需要3-5kv的電壓，同時(shí)這個(gè)脈沖要保持幾十微妙的時(shí)光，脈沖升高時(shí)光越短越好。在高壓脈沖的激勵(lì)下，經(jīng)過一次或幾次燈就會(huì)啟動(dòng)，進(jìn)入下一階段。眨眼產(chǎn)生高壓通常實(shí)行dc/ac逆變電路實(shí)現(xiàn)。頻繁的逆變電路分為半橋逆變和全橋逆變。全橋逆變電路是中得到最廣泛應(yīng)用的拓?fù)湫问剑淦骷惺艿碾妷狠^低，控制靈便，在自換流或者負(fù)載換流模式下都可以工作，不依靠參加逆變

7、，因此采納全橋逆變的控制策略。為了節(jié)省成本，數(shù)控芯片我們采納at89s52，對(duì)于金鹵燈電子鎮(zhèn)流器來說，存在所謂的“聲諧振”,當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)工作頻率超過1khz時(shí)，金鹵燈的工作狀態(tài)就會(huì)變得不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定表現(xiàn)為共鳴。為了避開生這種現(xiàn)象，我們?cè)谀孀冞^程中產(chǎn)生的pwm波不能超過1khz,用法at89s52單片機(jī)產(chǎn)生pwm波徹低滿足設(shè)計(jì)需求，但是單片機(jī)輸出電壓過低，逆變過程需要用驅(qū)動(dòng)芯片來上升單片機(jī)產(chǎn)生的pwm波電壓。我們選用ir2110芯片，ir2110是利用獨(dú)有的高壓及無門鎖技術(shù)，是目前用法較廣的大功率和專用柵極驅(qū)動(dòng)集成電路芯片，已在電源變換、馬達(dá)調(diào)速等功率驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。由單片機(jī)產(chǎn)生pwm波，輸送給ir2110,經(jīng)過升壓后控制mos關(guān)開關(guān)產(chǎn)生交變電流，逆變產(chǎn)生的溝通電經(jīng)過1:10的升壓變壓器變壓后即可滿足金鹵燈的開啟電壓。4.總結(jié)上述僅是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的金鹵燈電子鎮(zhèn)流器二級(jí)電路拓?fù)涞幕居懻撧k法。本文采納二級(jí)拓?fù)潆娐反鎮(zhèn)?/p>