、简单化等。单片机27工作受同步信号和准备好信号控制，分别对灯电压取样信号HV(对应启动时灯电压)、LV(对应照明时灯电压)、灯电流取样信号1进行采样，判别、处理，输出信号控制PFM产生电路工作等。
[0053]PFM产生电路24接收来自单片机27的PFM控制电压，受控产生、输出PFM信号。使用PFM产生电路可以减小单片机的工作量。PFM产生电路可以采用UC3525等常见PffM控制芯片，充分利用其VCO和逻辑、输出等部分，调整RT(振荡电阻)端等效电阻，就可以改变输出脉冲频率，控制SD(关断控制)端电平，就可以控制PFM信号的输出。
[0054]逻辑电路28接受同步信号、PFM信号、灯状态信号等，输出四路驱动控制信号。逻辑电路28可以由组合逻辑电路构成，或者是小规模逻辑电路构成。
[0055]驱动电路23采用RF隔离驱动电路把逻辑电路28输出的四路驱动控制信号进行隔离、功率放大、死区等匹配，去控制四个高频功率开关管适时开通或关断。
[0056]如图4所示，本实用新型的镇流器工作流程分为准备、启动、预热和照明四个阶段。在启动阶段，镇流器以恒频准谐振方式启动HID灯等;在预热阶段，镇流器以调频方式恒流控制灯电流;在照明阶段，镇流器以调频方式恒功率或恒流控制灯功率。在HID灯寿命终了时，通过适当增大镇流器输出功率来延长HID灯使用寿命。
[0057]镇流器上电后先是准备阶段，辅助电源21上电工作，等待片刻，直到辅助电源21输出电压稳定后，输出“准备好”信号，去协调控制电路2各部分可靠工作。在准备阶段，控制电路2工作在初始状态，功率主电路I中四个功率开关管都截止。
[0058]在启动阶段，单片机27检测到同步信号，输出信号控制PFM产生电路24，使其输出频率接近LC谐振电路13高频谐振点，LC谐振电路13工作在准谐振状态，且Q值较高，随着输入电源电压逐步到达半波正弦峰值附近，灯两端的谐振电压越来越高，直至灯两电极击穿而成功启动，此时可以检测到灯电流大于启动电流。
[0059]可以通过适当参数设计，使得灯的谐振电压足够高，可以实现灯热启动。
[0060]如果灯两端的谐振电压达到预定最大值还没有成功启动，单片机计数达三次，说明灯故障，不能启动，单片机发出告警信号，镇流器停止工作。
[0061]灯启动后进入预热阶段。镇流器以恒流控制方式调频工作，控制灯电流等于额定电流。灯温度越来越高，灯电压越来越高，灯功率也越来越大，直到灯功率达到额定功率，进入照明阶段。
[0062]在照明阶段，镇流器以恒功率控制方式调频工作，HID等效电阻R与谐振电容C并联，谐振电路Q值变小，RLC谐振电路工作在串联准谐振状态，灯功率等于额定功率，灯电压等于额定电压，灯电流比额定电流小。
[0063]此时，RLC谐振电路13工作于准串联谐振状态，一方面镇流器输出电流波形是近似高频正弦波，频率成分单一，谐波成分极大减小，易于满足镇流器输出端电磁兼容要求，另一方面使得功率开关管实现软开关，极大减小了开关损耗，提高了镇流器整机效率。
[0064]虽然镇流器输出高频交流电电流幅值受工频调制，瞬时功率是变化的，但平均功率恒定，不足以影响照明视觉效果，在输入电源过零点也不需要再启动。
[0065]本实用新型所采取的技术方案中，工作时序如图5所示，在输入电源的正半周，高频开关管S2、S4工作在导通状态，31、33工作在??1开关状态，且31、33工作(导通或截止)状态互补。在输入电源的负半周，高频开关管S1、S3工作在导通状态，S2、S4工作在PFM开关状态，且S2、S4工作(导通或截止)状态互补。
[0066]本实用新型所采取的技术方案中，用一级功率电路直接把单相交流电变换成高频交流电，实现了单相单级直接交交变频，结构简单，器件少，并且电路工作在高频，极大减小了电子镇流器的体积、重量和成本。
[0067]本实用新型所采取的技术方案中，在功率主电路I中没有直流环节，没有电解电容，因此，可以极大延长镇流器的寿命。
[0068]本实用新型所采取的技术方案中，在灯额定使用寿命终了时，可以适当增加镇流器输出功率，保持灯照明亮度不变，延长灯使用寿命。
[0069]本实用新型所采取的技术方案中，照明时LC谐振电路13工作在准谐振状态，高频开关管实现了软开关，极大减小了开关损耗和电磁辐射，大大提高了镇流器的整机效率。
[0070]本实用新型所采取的技术方案中，功率主电路中的双向BUCK开关电路和LC滤波电路分别对输入交流电源进行高频斩波后再滤波，使得输入电源侧滤波电感中的电流连续，且跟随输入电压变化，功率因数接近于I，实现了镇流器输入电源侧高功率因数，极大减小或消除了对电网的谐波污染。
[0071]本实用新型的优点体现在:采用恒频准谐振启动方式，谐振电压高，不用附加点火装置，并可以热启动。结构简单，性能优越，只用一级功率变换电路就可以直接把输入的工频交流电变换成高频交流电，为HID灯照明提供适用的高频交流电源，能够满足在高电压HID及其它HPS的应用。
[0072]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于双向BUCK功率因数校正和LC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，包括功率主电路和控制电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、双向开关电路与LC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，与输入电源连接，所述双向开关电路的输入端连接所述LC滤波电路，其输出端连接所述LC谐振电路，所述LC谐振电路设置在输出端，连接外部的HID灯具； 所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路，所述取样电路的输入端连接上述LC谐振电路的输出端，所述取样电路的输出端连接调理电路，所述调理电路再连接单片机，所述单片机的输出端连接PFM产生电路的输入端，所述PFM产生电路的输出端连接逻辑电路，所述逻辑电路再连接驱动电路，驱动电路再与上述双向开关电路相连接，所述同步电路的输入端连接上述LC滤波电路，其输出端分别连接所述逻辑电路、PFM产生电路与单片机。2.根据权利要求1所述的基于双向BUCK功率因数校正和LC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，所述双向开关电路由四个高频功率开关管构成。3.根据权利要求1所述的基于双向BUCK功率因数校正和LC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，在镇流器输入电源侧增加一个单相整流桥。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双向BUCK功率因数校正和LC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，包括功率主电路和控制电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、双向开关电路与LC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，与输入电源连接，所述LC谐振电路设置在输出端，连接外部的HID灯具。所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路。本实用新型采取恒频准谐振启动和调频准谐振照明的控制方法，实现了只用一级功率变换电路就可以直接把输入的工频交流电变换成高频交流电，为HID灯等照明提供适用的高频交流电源。
【IPC分类】H05B41/288
【公开号】CN205305211
【申请号】
【发明人】张国安
【申请人】武汉鑫双易科技开发有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月12日