專利名稱：高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子、照明領(lǐng)域，尤其是一種高壓鈉燈所使 用的電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
高壓鈉是高強(qiáng)度電燈(HIDL — High Intensity Discharge Lamp)中的一種，因其具有極好的光效(80 - 140 lm/W)和 合適的光波長，而被廣泛用于戶外照明，如廣場、道路、碼頭等。傳統(tǒng)的高壓鈉燈電感式鎮(zhèn)流器存在功率因數(shù)低和自身損耗 大的缺點(diǎn)。大量低功率因數(shù)電器的使用，對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染， 不但增加了供發(fā)電設(shè)備的負(fù)荷，使供發(fā)電設(shè)施得不到充分利用， 而且嚴(yán)重影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器是在市電電源與高壓鈉燈等氣體放電 燈之間整體替代電感鎮(zhèn)流器，觸發(fā)器，補(bǔ)償電容器的裝置，其結(jié) 構(gòu)簡單、安裝使用更加方便，能在很寬的電壓范圍內(nèi)電燈工作， 高功率因數(shù)(可達(dá)0. 99以上)自身損耗小節(jié)能效果更好，在燈 開路或燈短路時(shí)進(jìn)線電流自動(dòng)減少為零，高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器不 會(huì)損壞，也不會(huì)因保險(xiǎn)絲熔斷引起大面積滅燈，并且還具有無頻 閃，無噪聲，無聲頻共振，對(duì)電網(wǎng)無污染，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 是代替?zhèn)鹘y(tǒng)電感鎮(zhèn)流器的綠色環(huán)保電源。高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器因使用場所和其本身的特性，要求較為 嚴(yán)格。它的基本要求是1、 較高的功率因數(shù)(》0.99);2、 適應(yīng)溫度范圍-20~ 50°C ，且防雨雪；3、 輸出到燈的功率必須恒定；4、 為防電極極化，燈的電流必須是交流，而且須防聲共振；5、 必須有2.5~ 4 kV的點(diǎn)燈觸發(fā)電壓，燈點(diǎn)亮后高壓須消除，不 影響燈的正常工作；6、 較高的功率(一^yU亍道為75 W， it^為250W，廣場為400W， 最高達(dá)1000W);7、對(duì)^4t故障如燈,、燈開^^無燈、弧光不正常、燈it^、 燈過流以及電路本身的故障)的識(shí)別及保護(hù)功能完善。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的組成包括EMI電路、整流電路、APFC功率因 數(shù)校正電路、半橋逆變電路、觸發(fā)啟動(dòng)電路以及控制保護(hù)電路。整流電路采用全橋整流電路，為防止電磁干擾在整流橋前級(jí) 加了 EMI電路，使用兩級(jí)濾波，有效抑制共模、差模干擾和污染。APFC功率因數(shù)校正使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓 成穩(wěn)定的400V直流電壓，特點(diǎn)是采用FA5501A/FA5500A控制芯 片，采用臨界導(dǎo)通模式控制，使電路功率因數(shù)在0.99以上。并 且在FA5501A/FA5500A的2腳對(duì)地之間增加了 RC電路以增強(qiáng)無 載、輕載時(shí)的電路特性，保證鈉燈的正常啟動(dòng)。半橋逆變電路采用高頻逆變，由2只IRF460MOSET管組成， 其控制采用UC2845/3845控制，并采用變頻方式防止聲共振。采 用高頻鎮(zhèn)流電感限制燈電流，使燈電流保持恒定。啟動(dòng)電路采用脈沖觸發(fā)方式，特點(diǎn)是采用繼電器，在繼電器 吸合瞬間，根據(jù)變壓器耦合電壓原理在限流電感側(cè)產(chǎn)生高壓脈 沖，使燈觸發(fā)點(diǎn)亮。供電電源分為兩部分，啟動(dòng)時(shí)由整流橋輸出經(jīng)電阻Rl限流 后生成VDD為PFC芯片提供啟動(dòng)電壓，正常工作后由電感輔助繞 組形成VCC，給控制芯片供電。保護(hù)電路包括開路(無栽)保護(hù)、短路保護(hù)和聲共振保護(hù)。 開路保護(hù)是通過檢測輸出電流實(shí)現(xiàn)的，如果電流為零則關(guān)斷控制 芯片，并且拉低控制電源VDD，使控制電路停止工作，直到延時(shí) 20秒后重新啟動(dòng)。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于具有完善的EMI電路，臨界導(dǎo)通模 式的APFC功率因數(shù)校正電路，繼電器控制的燈啟動(dòng)電路保證正 常啟動(dòng)，變頻方式的聲共振抑制電路，巧妙的拉低控制電源的保 護(hù)方式，并有延時(shí)重啟動(dòng)功能，在電路恢復(fù)正?；蜷_啟失敗下能 夠延時(shí)重新啟動(dòng)。附困說明附

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖附圖2鎮(zhèn)流器電路圖具體實(shí)施方式
如圖2所示，輸入交流市電經(jīng)過EMI和整流電路后，經(jīng)BOOST 升壓功率因數(shù)校正電路變換成穩(wěn)定的直流400V電壓。功率因素 校正釆用FA5501A/5500A控制，控制模式為臨界導(dǎo)通模式， FA5501A和FA5500A是FUJI電子公司生產(chǎn)的PFC升壓預(yù)變換器 功率因數(shù)校正芯片。在FA5501A的2腳對(duì)地之間，除了具有補(bǔ)償 電容C29外，還加了一個(gè)R36、 C28電路，其作用是增強(qiáng)無栽、 輕載時(shí)的電路特性，尤其在輸入交流電壓較高時(shí)作用特別明顯， 保證輸出超調(diào)小，不會(huì)引起芯片的過壓保護(hù)，保證鈉燈的正常啟 動(dòng)。APFC電路啟動(dòng)時(shí)，由整流橋輸出經(jīng)R1、 D2、 C5和ZD1形成 電源VDD給FA5501A供電，啟動(dòng)后控制電源由電感TE1的副繞組 經(jīng)濾波形成VCC為所有控制電路供電。芯片IC3由VCC經(jīng)R25 限流和ZD6穩(wěn)壓后的VEE供電，電壓為+5V。400V直流電壓經(jīng)過半橋逆變和電感限流后給燈供電，燈兩端 電壓為高頻脈沖。觸發(fā)點(diǎn)燈電路由繼電器JS1、電容Cll、電感 Tl等組成，首先400V直流經(jīng)R12、 R13給電容C11充電，當(dāng)啟 動(dòng)時(shí)，控制電路觸發(fā)繼電器JS1瞬間吸合，電容放電，電感Tl 副邊瞬間產(chǎn)生電壓，通過耦合，在電感Tl原邊產(chǎn)生高壓脈沖， 點(diǎn)亮鈉燈。燈亮后，由于鈉燈的電阻特性，開始正常工作，電感 Tl原邊起限流作用以限制燈電流。同時(shí)繼電器JS1因電容放電 完畢自動(dòng)延時(shí)斷開，可減小電路功耗。JS1的控制信號(hào)原理如下， 當(dāng)燈未點(diǎn)亮?xí)r，電流傳感器T2的輸出為低電平，經(jīng)過邏輯電路， 在R"處產(chǎn)生高電平，觸發(fā)繼電器吸合；當(dāng)燈正常工作后，電容 C12充電電流小于其放電電流且R29變?yōu)榈碗娖?，繼電器JS2自 然斷開。半橋逆變控制采用UC2845/3845芯片工作，為了防止聲共振 現(xiàn)象，釆用變頻模式，變頻電路如圖2Z中所示，由7414及外圍 電路R41、 C32組成多諧振蕩器產(chǎn)生固定IOOHZ頻率的脈沖，疊 加到UC2845/3845的脈沖產(chǎn)生電路，使UC2845/3845產(chǎn)生頻率范 圍38K~42KHZ的高頻脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)半橋電路的兩個(gè)功 率M0SFET。由于鎮(zhèn)流器頻率時(shí)刻圍繞中心頻率40KHZ在士2KHZ 范圍內(nèi)變化，即使遇到聲頻振蕩頻率，由于還未來得及形成駐波，頻率就已經(jīng)變化，這樣就避免了聲共振。UC2845/3845是專用的脈寬調(diào)制芯片，在本實(shí)用新型中用于產(chǎn)生固定占空比的高頻脈沖 信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制半橋逆變電路的兩個(gè)管子的通斷，2845為 工業(yè)品等級(jí)，3845為民品等級(jí)。7414為帶施密特觸發(fā)器的反相 器，可用型號(hào)為74HC14和74LS14。本實(shí)用新型的獨(dú)特之處還在于控制保護(hù)電路的巧妙及可靠， 其控制原理圖如圖2所示。電流傳感器檢測電流經(jīng)二極管整流濾 波送到7414的輸入端1腳，開機(jī)時(shí)，電流傳感器輸出為0,經(jīng) 過7414電路，在6腳輸出高電平，驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，燈啟動(dòng)電 路動(dòng)作點(diǎn)亮鈉燈，燈亮后，電流傳感器檢測到電流，使輸入電平 翻轉(zhuǎn)，6腳輸出為低，繼電器斷開。在沒有燈的情況可以提供無 燈保護(hù)，此時(shí)由于沒有檢測電流，6腳輸出為高，8腳輸出為高， 三極管Q23截止，Q24導(dǎo)通，由于Q24與VDD并聯(lián)，這樣就把VDD 電壓拉低，進(jìn)而拉低VCC電壓，使整個(gè)控制電路停止工作，起到 保護(hù)作用。當(dāng)控制電源拉低以后，Q23因?yàn)镃25電荷的存在， 不會(huì)馬上關(guān)斷，所以控制電源能夠保持一定時(shí)間(20秒)處在 拉低狀態(tài)。當(dāng)C24的電荷放盡以后，對(duì)Q23失去控制，VDD又重 新產(chǎn)生，鎮(zhèn)流器重新啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)或啟動(dòng)失敗后二次啟動(dòng) 的功能。
權(quán)利要求1. 一種高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器，包括EMI電路、整流電路、APFC功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、觸發(fā)啟動(dòng)電路以及控制保護(hù)電路，其特征在于，EMI電路對(duì)輸入的交流市電進(jìn)行濾波，并輸出到整流電路，整流電路輸出接到APEC功率因數(shù)校正電路，APEC功率因數(shù)校正電路輸出接到半橋逆變電路，半橋逆變電路輸出經(jīng)限流電路對(duì)高壓鈉燈進(jìn)行供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，整流電路釆用 全橋整流電路，為防止電磁干擾在整流橋前級(jí)加了 EMI電路， 使用兩級(jí)濾波，抑制共模、差模干擾和污染。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，APFC功率因數(shù) 校正使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓成穩(wěn)定的400V直 流電壓，并能使電路功率因數(shù)在0. 99以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎮(zhèn)流器，其特征是采用了 FA5501A/FA5500A控制芯片，采用臨界導(dǎo)通模式控制。并且在 FA5501A/FA5500A的2腳對(duì)地之間增加了 RC電路以增強(qiáng)無栽、 輕栽時(shí)的電路特性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，半橋逆變電路 采用高頻逆變，由2只IRF460MOSET管組成，其控制采用 UC2845/3845控制，并采用變頻方式防止聲共振，采用高頻鎮(zhèn) 流電感限制并恒定燈電流。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，啟動(dòng)電路采用 脈沖觸發(fā)方式，采用繼電器，在繼電器吸合瞬間，根據(jù)變壓器 耦合電壓原理在限流電感側(cè)產(chǎn)生高壓脈沖，使燈觸發(fā)點(diǎn)亮。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，供電電源分為 兩部分，啟動(dòng)時(shí)由整流橋輸出經(jīng)電阻(R1)限流后生成VDD為 PFC芯片提供啟動(dòng)電壓，正常工作后由電感輔助繞組形成VCC， 給控制芯片供電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎮(zhèn)流器，其特征在于，保護(hù)電路包括 開路保護(hù)、短路保護(hù)和聲共振保護(hù)，開路保護(hù)是通過檢測輸出 電流實(shí)現(xiàn)的，如果電流為零則關(guān)斷控制芯片，并且拉低控制電 源VDD，使控制電路停止工作，直到延時(shí)20秒后重新啟動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高壓鈉燈交流電子鎮(zhèn)流器電路，包括EMI電路、整流電路、APFC功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、點(diǎn)燈電路以及控制保護(hù)電路。采用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)聲共振保護(hù)，采用繼電器、電容、電感實(shí)現(xiàn)脈沖啟動(dòng)點(diǎn)燈，APFC功率因數(shù)校正采用FA5501A/FA5500A臨界導(dǎo)通模式控制，并在芯片2腳對(duì)地增加了RC以實(shí)現(xiàn)輕載、無載時(shí)輸出電壓平穩(wěn)無超調(diào)保證鈉燈的正常啟動(dòng)。
文檔編號(hào)H05B41/292GK201114944SQ20072012726
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者濤 馮, 金成日 申請(qǐng)人:金成日