專利名稱：高壓鈉燈電子鎮流器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子、照明領域，尤其是一種高壓鈉燈所使 用的電子鎮流器。
背景技術：
高壓鈉是高強度電燈(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。傳統的高壓鈉燈電感式鎮流器存在功率因數低和自身損耗 大的缺點。大量低功率因數電器的使用，對電網造成諧波污染， 不但增加了供發電設備的負荷，使供發電設施得不到充分利用， 而且嚴重影響其它用電設備的正常運行。高壓鈉燈電子鎮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流器，觸發器，補償電容器的裝置，其結 構簡單、安裝使用更加方便，能在很寬的電壓范圍內電燈工作， 高功率因數(可達0. 99以上)自身損耗小節能效果更好，在燈 開路或燈短路時進線電流自動減少為零，高壓鈉燈電子鎮流器不 會損壞，也不會因保險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，對電網無污染，使用壽命長等優點。 是代替傳統電感鎮流器的綠色環保電源。高壓鈉燈電子鎮流器因使用場所和其本身的特性，要求較為 嚴格。它的基本要求是1、 較高的功率因數(》0.99);2、 適應溫度范圍-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的點燈觸發電壓，燈點亮后高壓須消除，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1000W);7、對^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)的識別及保護功能完善。發明內容本實用新型的組成包括EMI電路、整流電路、APFC功率因 數校正電路、半橋逆變電路、觸發啟動電路以及控制保護電路。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 加了 EMI電路，使用兩級濾波，有效抑制共模、差模干擾和污染。APFC功率因數校正使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓 成穩定的400V直流電壓，特點是采用FA5501A/FA5500A控制芯 片，采用臨界導通模式控制，使電路功率因數在0.99以上。并 且在FA5501A/FA5500A的2腳對地之間增加了 RC電路以增強無 載、輕載時的電路特性，保證鈉燈的正常啟動。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 用高頻鎮流電感限制燈電流，使燈電流保持恒定。啟動電路采用脈沖觸發方式，特點是采用繼電器，在繼電器 吸合瞬間，根據變壓器耦合電壓原理在限流電感側產生高壓脈 沖，使燈觸發點亮。供電電源分為兩部分，啟動時由整流橋輸出經電阻Rl限流 后生成VDD為PFC芯片提供啟動電壓，正常工作后由電感輔助繞 組形成VCC，給控制芯片供電。保護電路包括開路(無栽)保護、短路保護和聲共振保護。 開路保護是通過檢測輸出電流實現的，如果電流為零則關斷控制 芯片，并且拉低控制電源VDD，使控制電路停止工作，直到延時 20秒后重新啟動。本實用新型的特點在于具有完善的EMI電路，臨界導通模 式的APFC功率因數校正電路，繼電器控制的燈啟動電路保證正 常啟動，變頻方式的聲共振抑制電路，巧妙的拉低控制電源的保 護方式，并有延時重啟動功能，在電路恢復正常或開啟失敗下能 夠延時重新啟動。附困說明附
圖1系統結構框圖附圖2鎮流器電路圖具體實施方式
如圖2所示，輸入交流市電經過EMI和整流電路后，經BOOST 升壓功率因數校正電路變換成穩定的直流400V電壓。功率因素 校正釆用FA5501A/5500A控制，控制模式為臨界導通模式， FA5501A和FA5500A是FUJI電子公司生產的PFC升壓預變換器 功率因數校正芯片。在FA5501A的2腳對地之間，除了具有補償 電容C29外，還加了一個R36、 C28電路，其作用是增強無栽、 輕載時的電路特性，尤其在輸入交流電壓較高時作用特別明顯， 保證輸出超調小，不會引起芯片的過壓保護，保證鈉燈的正常啟 動。APFC電路啟動時，由整流橋輸出經R1、 D2、 C5和ZD1形成 電源VDD給FA5501A供電，啟動后控制電源由電感TE1的副繞組 經濾波形成VCC為所有控制電路供電。芯片IC3由VCC經R25 限流和ZD6穩壓后的VEE供電，電壓為+5V。400V直流電壓經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。觸發點燈電路由繼電器JS1、電容Cll、電感 Tl等組成，首先400V直流經R12、 R13給電容C11充電，當啟 動時，控制電路觸發繼電器JS1瞬間吸合，電容放電，電感Tl 副邊瞬間產生電壓，通過耦合，在電感Tl原邊產生高壓脈沖， 點亮鈉燈。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。同時繼電器JS1因電容放電 完畢自動延時斷開，可減小電路功耗。JS1的控制信號原理如下， 當燈未點亮時，電流傳感器T2的輸出為低電平，經過邏輯電路， 在R"處產生高電平，觸發繼電器吸合；當燈正常工作后，電容 C12充電電流小于其放電電流且R29變為低電平，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組成多諧振蕩器產生固定IOOHZ頻率的脈沖，疊 加到UC2845/3845的脈沖產生電路，使UC2845/3845產生頻率范 圍38K~42KHZ的高頻脈沖，經驅動電路驅動半橋電路的兩個功 率M0SFET。由于鎮流器頻率時刻圍繞中心頻率40KHZ在士2KHZ 范圍內變化，即使遇到聲頻振蕩頻率，由于還未來得及形成駐波，頻率就已經變化，這樣就避免了聲共振。UC2845/3845是專用的脈寬調制芯片，在本實用新型中用于產生固定占空比的高頻脈沖 信號經驅動電路控制半橋逆變電路的兩個管子的通斷，2845為 工業品等級，3845為民品等級。7414為帶施密特觸發器的反相 器，可用型號為74HC14和74LS14。本實用新型的獨特之處還在于控制保護電路的巧妙及可靠， 其控制原理圖如圖2所示。電流傳感器檢測電流經二極管整流濾 波送到7414的輸入端1腳，開機時，電流傳感器輸出為0,經 過7414電路，在6腳輸出高電平，驅動繼電器吸合，燈啟動電 路動作點亮鈉燈，燈亮后，電流傳感器檢測到電流，使輸入電平 翻轉，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，此時由于沒有檢測電流，6腳輸出為高，8腳輸出為高， 三極管Q23截止，Q24導通，由于Q24與VDD并聯，這樣就把VDD 電壓拉低，進而拉低VCC電壓，使整個控制電路停止工作，起到 保護作用。當控制電源拉低以后，Q23因為C25電荷的存在， 不會馬上關斷，所以控制電源能夠保持一定時間(20秒)處在 拉低狀態。當C24的電荷放盡以后，對Q23失去控制，VDD又重 新產生，鎮流器重新啟動，從而實現保護或啟動失敗后二次啟動 的功能。
權利要求1. 一種高壓鈉燈電子鎮流器，包括EMI電路、整流電路、APFC功率因數校正電路、半橋逆變電路、觸發啟動電路以及控制保護電路，其特征在于，EMI電路對輸入的交流市電進行濾波，并輸出到整流電路，整流電路輸出接到APEC功率因數校正電路，APEC功率因數校正電路輸出接到半橋逆變電路，半橋逆變電路輸出經限流電路對高壓鈉燈進行供電。
2. 根據權利要求1所述的鎮流器，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加了 EMI電路， 使用兩級濾波，抑制共模、差模干擾和污染。
3. 根據權利要求1所述的鎮流器，其特征在于，APFC功率因數 校正使用BOOST升壓主電路將整流輸出升壓成穩定的400V直 流電壓，并能使電路功率因數在0. 99以上。
4. 根據權利要求3所述的鎮流器，其特征是采用了 FA5501A/FA5500A控制芯片，采用臨界導通模式控制。并且在 FA5501A/FA5500A的2腳對地之間增加了 RC電路以增強無栽、 輕栽時的電路特性。
5. 根據權利要求1所述的鎮流器，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 流電感限制并恒定燈電流。
6. 根據權利要求1所述的鎮流器，其特征在于，啟動電路采用 脈沖觸發方式，采用繼電器，在繼電器吸合瞬間，根據變壓器 耦合電壓原理在限流電感側產生高壓脈沖，使燈觸發點亮。
7. 根據權利要求1所述的鎮流器，其特征在于，供電電源分為 兩部分，啟動時由整流橋輸出經電阻(R1)限流后生成VDD為 PFC芯片提供啟動電壓，正常工作后由電感輔助繞組形成VCC， 給控制芯片供電。
8. 根據權利要求1所述的鎮流器，其特征在于，保護電路包括 開路保護、短路保護和聲共振保護，開路保護是通過檢測輸出 電流實現的，如果電流為零則關斷控制芯片，并且拉低控制電 源VDD，使控制電路停止工作，直到延時20秒后重新啟動。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓鈉燈交流電子鎮流器電路，包括EMI電路、整流電路、APFC功率因數校正電路、半橋逆變電路、點燈電路以及控制保護電路。采用變頻技術實現聲共振保護，采用繼電器、電容、電感實現脈沖啟動點燈，APFC功率因數校正采用FA5501A/FA5500A臨界導通模式控制，并在芯片2腳對地增加了RC以實現輕載、無載時輸出電壓平穩無超調保證鈉燈的正常啟動。
文檔編號H05B41/292GK201114944SQ20072012726
公開日2008年9月10日 申請日期2007年7月31日 優先權日2007年7月31日
發明者濤 馮, 金成日 申請人:金成日