恒功率HID灯高频电子镇流器的制作方法

本发明涉及灯具技术领域，具体涉及到一种恒功率HID 灯高频电子镇流器

背景技术：
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以陶瓷金卤灯和高压钠灯为代表的HID灯,在 250W-2000W等大功率的户外照明和高棚植物培植工厂、植物补光等领域中，占有不可取代的优势。而作为HID灯最重要配件，传统使用的电感镇流器，正在快速被更加高效可靠，体积小，重量轻，性能优良的电子镇流器所取代。HID灯光效高，节能效果好，功率也可以做得很大，但HID灯存在一个固有的缺陷，那就是“声共振”问题。同时在批量产品中，要使灯的额定输出功率一致，首先要求灯泡的各项指标参数一致，否则必须对每个电路与灯管逐一进行调整，这就增加了人工成本。虽然低频HID电子镇流器也能有效解决“声共振”问题，并输出恒功率，但由于电能变换次数多，导致电光转换效率降低，电路复杂，成本高，而且输出为方便激发，影响灯管有效工作寿命，而且低频有闪烁，容易引起眼睛疲劳等问题。为了更好的解决“声共振”和生产成本问题，本发明集合了高频与恒功率的优点，将HID灯电子镇流器的性能和技术指标提升至更高的台阶。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题在于提供一种恒功率HID灯高频电子镇流器。

为了解决上述问题，本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器。包括RC振荡电路模块、调宽斩波电路模块、中间电路模块、谐振匹配与高通滤波网络模块、恒功率反馈控制电路、异常保护控制。

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的RC 振荡电路由与非门N1与Rt、Ct组成简单的RC振荡，产生 f0＝750KHz作为B点工作频率(该频率可由Rt、Ct编程)。将工作频率设置在750KHz或更高，使之完全避开HID灯“声共振”的窗口频段

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的调宽斩波电路将B点工作频率750KHz和G点调制频率40KHz接在与非门(N3)的二个同相输入端，与非门的反相输出端便形成载有750KHz信息的40KHz脉冲串。脉冲串40KHz由一只UC3842 所产生，它是一个经过编程的固定频率，其脉冲宽度可随着负载的变动而变动。选用常用的UC3842芯片，是因为该IC芯片价格低，外围元件少，在工程实践中久经考验，符合产品设计原则。

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的中间电路包括脉冲电流叠加与E类放大电路、半桥电路，是N4、N5、 N6三个与非门并联将脉冲电流迭加后进入后续缓冲级V1(E类放大)，V1的漏极输出接激励变压器T2的初级，T2的次级为二组幅度相等相位相反的调制正弦波，这两组正弦波作为半桥的开关，可使半桥上下臂轮流导通。半桥的中点输出是经过半桥功率放大的一系列载有750KHz的40KHz脉冲串，750KHz是我们所需要的工作频率。

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的谐振匹配与高通滤波网络是一个高通、高Q谐振滤波匹配网络，将 40KHz的可变脉宽滤除，同时，其它频率在此处也都被滤掉了，留下连续的正弦波主频750KHz。谐振升压后的正弦高压脉冲，触发、启动HID灯点火，继而进入正常、稳定的工作状态。

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的恒功率反馈控制电路，HID灯负载功率的微小变化通过检测其电源母线电压、电流并取样。若输出功率有下降趋势，通过闭环控制反馈给UC3842的二个输入端，G脉冲变宽予以补偿。若输出功率有上升趋势，通过闭环控制反馈给UC3842的二个输入端，G 脉冲变窄予以补偿。即G脉冲转换成可变脉宽，从而构成一个闭环的恒功率控制环路，实现恒功率点灯。

所述的一种恒功率HID灯高频电子镇流器，所述的异常保护控制，电路异常时(灯点火失败，灯泡漏气或开路等等)，与非门N2的H输入端通过相应元件接地，使N2关闭，回路停止工作，从而避免了半桥MOSFET管和其他元件免于损坏。

附图说明：

图1本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器恒功 HF-HID灯工作原理图。

图2本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器恒功 HF-HID灯电子镇流器工作原理图各点所对应的波形。

图3本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器恒功 HF-HID灯电子镇流器电路框图。

图4,图5,图6,图7,图8,图9,图10分别是图3中各标注RC振荡电路1、调宽斩波电路2、中间电路3、谐振匹配与高通滤波网络4、恒功率反馈控制5、异常保护控制6、供电模块 7的具体电路图。

图11低频三阶式变换HID灯电子镇流器原理方框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器作进一步详细阐述，以使本发明的有点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

结合附图1-3，功HF-HID灯电子镇流器电路图，包括 RC振荡电路模块1、调宽斩波电路模块2、中间电路模块3、谐振匹配与高通滤波网络模块4、恒功率反馈控制电路模块5、异常保护控制模块6、供电模块7.

所述的供电模块7由市电220Vac经防浪涌、差模、共模滤波网络(MEI)进入全桥整流。IC芯片MC33262、MOSFET 管FQPF8N60C、变压器T1、高速整流二极管Mur460、电解电容C11等组成功因补偿(功率因数＞0.98)，并将电压升至直流 +400v，作为半桥供电电压。

所述的RC振荡电路模块1，CD4093双输入与非门N1与 Rt、Ct组成简单的RC振荡，产生f0＝750KHz作为工作频率，该频率可由Rt、Ct编程。

所述的调宽斩波电路模块2，CD4093双输入与非门N2 一个输入端为RC振荡电路模块1产生的fo整形，其中一个输入端(H)兼作异常保护(空载、或灯不能顺利点火等异常情况)。与非门N3的二个“与”输入端同时输入工作频率f0(750KHz) 和斩波脉冲频率fG(40KHz、G端输入)，则在N3“非”输出端输出一系列载有750KHz的40KHz脉冲串。

所述的中间电路模块3，N4、N5、N6并联将脉冲电流迭加后进入后续缓冲级V1(E类放大)，V1的漏极输出接激励变压器T2的初级，T2的次级为二组幅度相等相位相反的调制正弦波，作为半桥的开关，使半桥上下臂轮流导通。半桥的中点输出是经过半桥功率放大的一系列载有750KHz的40KHz脉冲串。

所述的谐振匹配与高通滤波网络模块4是一个高通、高Q 谐振滤波匹配网络，半桥中点的后续输出，连接在此谐振匹配与高通滤波网络模块4前端，将40KHz的可变脉宽滤除，同时其它频率也被滤除，留下连续的正弦波主频750KHz。。滤波匹配网络由C2、T3、C25、C26、L13、TVS等元件组成，其中C24 作为隔直电容。T3的初级电感、C25、C26构成对地的选频串联电压谐振回路,由于选频回路Q值足够高，选頻特性很好，所以在HID灯的一端形成750KHz的高压脉冲，将灯点燃，同时，其他频率(主要是40KHz)在此处也都被滤掉了，TVS的作用是吸收过高的触发脉冲，以增加电路的可靠性及有利于灯泡有效寿命的延长。

所述的恒功率反馈控制电路模块5，正常情况下，功因补偿产生+400v的直流电压(Vdc)作为半桥的供电，半桥开关输出功率为P，当P有下降趋势，下降额度为-△P，这时流过电源母线的电流会相应减少,取样电阻R0两端的电压降低，该电压被输入到UC3842第3脚，引起芯片第6脚输出脉宽变宽，该脉冲宽度经由V5(K3448)的源极跟随电阻R18输出至与非门N3的其中一个输入端(附图G端)，显而易见，展宽的方波脉冲，可填充更多的750KHz主频脉冲，使HID灯的功率相应增加，其增量达到+△P时，流过母线取样电阻R0的电流和输出功率便回归至原来状态。反之当HID灯的功率输出有上升趋势时，意味着功因直流(+400v)负载加重，于是输出取样电压(附图图3 中的A点)下降，以便维持+400v不变，正常情况下，A点电压约为+2.5v，负载加重时A点电压将会<+2.5v。该取样电压通过电阻R13馈给芯片2脚(VFB)，使6脚的输出脉冲宽度变窄，填充的750KHz主频脉冲减少，输出功率降低，这就构成了一个闭环的恒功率电路。

所述的异常保护控制模块6，电路异常时(灯点火失败，灯泡漏气或开路等等)，T3次级会感应出很高的电压，致使V4 导通，与非门N2的H输入端通过VD10和V4接地，使N2关闭，回路停止工作，从而避免了半桥MOSFET管和其他元件免于损坏。

本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器设计为功率 250W和400W，恒功在5-10％左右，可以满足要求。

本发明实施案例中各点波形图如附图2。

本发明要解决的技术问题在于提供一种恒功率HID灯高频电子镇流器，其目的是为了更好的解决“声共振”和生产成本，提高电光转换效率降低，电路简单，提高灯管有效工作寿命，高频工作频率不容易引起眼睛疲劳等问题。

本发明一种恒功率HID灯高频电子镇流器与附图11所示低频三阶式变换HID灯电子镇流器相比，低频三阶式变换HID 灯电子镇流器由市电通过整流滤波及功因补偿后升压(Boost) 至直流+400V，随后进入线性降压器(Buck)，降为80-100V左右的直流电压作为半桥供电，HID灯负载功率的微小变化通过末端电压、电流取样，馈给闭环控制回路(由Dsp或MCU控制)，使降压器输出电压随之改变，从而保持输出功率恒定。低频HID 电子镇流器点灯频率在400Hz以下，多数在120Hz-145Hz之间运用。该系统从市电输入至负载输出，电能需经过三次变换。而本发明实施案例从市电输入至负载(灯管)输出，电能只需二次转换，即可完成高频化的DC/AC恒功率点灯的目的。也就是说，它既保留了高频化点灯的一切优点，同时也使输出功率恒定，电光转换效率提高。

对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。