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)用新型涉及一種用于高壓鈉燈的電子鎮(zhèn)流器，尤其是可用于250V瓦高壓鈉燈的電子鎮(zhèn)流器。
250瓦高壓鈉燈現(xiàn)采用電感式鎮(zhèn)流器，由于其體積笨重，銅、鐵損耗大無功損耗大，線路功率因數(shù)低(僅能達(dá)到0.6)。且當(dāng)電源電壓低于180伏時，鈉燈很難啟動。此外，電感式鎮(zhèn)流器會發(fā)出討厭的“翁翁”聲，令人心煩意亂。它工作時，感性器件帶來很大的無功功率，在線路上造成無功損耗。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種電子鎮(zhèn)流器，使高壓鈉燈在使用時能節(jié)省電能，低壓啟動性能好，提高工率因數(shù)等，克服現(xiàn)有電感式鎮(zhèn)流器的不足。
實(shí)現(xiàn)上述目的主要技術(shù)方案是一種高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于交流輸入經(jīng)防輻射干擾網(wǎng)絡(luò)EMI濾波器后，與全波整流器、有源功率因數(shù)控制器(APFC)、DC濾波器、DC/AC逆變器、觸發(fā)器順序連接，然后接燈管；另外，有源功率因數(shù)控制器(APFC)另一路經(jīng)全波整流濾波電路，自激觸發(fā)器接DC/AC逆變器。
該電子式鎮(zhèn)流器，其線路功率因數(shù)理論上可接近于1，實(shí)際上已達(dá)到0.99。當(dāng)電源電壓降低到160V左右時，鈉燈照樣啟動。并且電子式鎮(zhèn)流器的重量是電感式鎮(zhèn)流器的1/3——1/2，體積也小于電感式鎮(zhèn)流器，根據(jù)大量的調(diào)查研究，從使用角度出發(fā)電子式鎮(zhèn)流器在以下5個方面優(yōu)于電感式鎮(zhèn)流器①節(jié)電方面，與電感式鎮(zhèn)流器相比，節(jié)電是電子式鎮(zhèn)流器最顯著的優(yōu)點(diǎn)，本電子鎮(zhèn)流器，額定功率250瓦，本身功耗不到3瓦，燈具總有功功率253瓦，由于鈉燈兩端加的是高頻高壓電，鈉燈的光輸出增強(qiáng)，光通量比電感式鎮(zhèn)流器高出至少10％，折合成瓦數(shù)為25瓦，因此節(jié)電率為23.5％。另外，電子鎮(zhèn)流器工作時，對線路呈現(xiàn)出容性工作狀態(tài)，改善了線路的功率因數(shù)。因此，電子式鎮(zhèn)流器的節(jié)電率不會少于25％。
②低壓啟動性能好。城市照明在夜間，每當(dāng)用電負(fù)荷高峰時，由于線損，線路電壓相對較低，當(dāng)?shù)陀?80伏時，電感式鎮(zhèn)流器處于熄滅電壓的邊緣，因此鈉燈不能點(diǎn)亮，而電子式鎮(zhèn)流器，即使在160伏時，亦能很好的點(diǎn)燃燈管。
③功率因數(shù)高。電感鎮(zhèn)流器是由鐵芯和線圈組成的感性元件，功率因數(shù)一般為0.4～0.6。而電子式鎮(zhèn)流器由于采用了APFC(有源功率因數(shù)較正)技術(shù)，功率因數(shù)接近于1。
④體積小，重量輕，安裝方便。電感式鎮(zhèn)流器由于使用了鐵芯和線圈，有較大的鐵損和銅損，溫升較高，體積不可能做得很小。而電子式鎮(zhèn)流器，由于本身由分立元件組成，器件消耗功率小溫升很小，所以體積小，重量輕。
⑤另外電子式鎮(zhèn)流器較電感式鎮(zhèn)流器更能適應(yīng)劣質(zhì)電源電感式鎮(zhèn)流器，由于鐵芯磁化曲線的非線性，它的阻抗亦是非線性，當(dāng)電源幅度波動，或電源頻率波動時，電感式鎮(zhèn)流器的阻抗亦隨之變化。鈉燈的端電壓也隨之發(fā)生變化，可造成鈉燈光輸出的變化。而電子式鎮(zhèn)流器由于將工頻電源變成了高頻電源，以及采用了穩(wěn)壓等保護(hù)措施，故能維持鈉燈端電壓基本不變。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2是本實(shí)用新型的具體電路圖。
圖3是有源功率因數(shù)控制器(APFC)的原理圖。
圖4是MOSFET柵極驅(qū)動電壓、電感電流、輸入電壓和整流電流的波形圖。
如圖1、圖2所示，交流220伏電壓經(jīng)防輻射干擾網(wǎng)絡(luò)EMI后，由全橋進(jìn)行全波整流，形成脈動直流電壓，該電壓經(jīng)APFC(有源功率因數(shù)較正)的DC-DC升壓變換，可得到400伏的低脈動系數(shù)的直流電壓。由于APFC的作用，輸入交流電壓和電流基本同相，沒有相位差，大大改善了電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)。在APFC工作階段，經(jīng)L3、V6、R6、C9、R12，形成另一路直流電壓，供IC2(IR2155)使用。DC/AC逆變器的作用是在觸發(fā)脈沖的作用下，將400伏的直流電壓逆變?yōu)榉讲ㄝ敵?。再?jīng)驅(qū)動電路形成的3KV的電壓作用于高壓鈉燈上，使鈉燈點(diǎn)燃。
關(guān)于EMI濾波器，輸入端C1-C4,L1組成防電磁干擾濾波器。作用有2點(diǎn)一是將鎮(zhèn)流器對電網(wǎng)中的其它電設(shè)備的干擾減到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所許可的水平以下，二是防止其它電器設(shè)備對鎮(zhèn)流器造成干擾。
關(guān)于橋式全波鎮(zhèn)波器V1-V4，它將50Hz的輸入交流電壓整流成100Hz的脈動直流。供APFC用。
關(guān)于有源功率因數(shù)校正(APFC)本電子鎮(zhèn)流器中，使用了美國MOTOROLA公司的通用型功率因數(shù)控制集成塊，型號MC33262，這是一種包括“零電流檢測”在內(nèi)的“電感式電流斷續(xù)模式、峰值電流檢測、升壓式的雙列直插式IC，目的是使進(jìn)入電子鎮(zhèn)流器的電壓和電流同相，改善線路功率功率因數(shù)。工作過程描述如下如圖3、圖4，電子鎮(zhèn)流器加電后，交流電壓經(jīng)整流后的100Hz脈動電壓(純正弦)經(jīng)R3向C6充電，當(dāng)C6上的電壓達(dá)到門限電壓時，IC1被啟動，另外該脈動電壓由R1和R2組成的分壓器分壓后，從IC1的第7腳進(jìn)入。構(gòu)成內(nèi)部“乘法器”的一路輸入。“乘法器”的另一路輸入為輸出電壓V0(約400V)、經(jīng)R7、R8分壓后由R8進(jìn)入IC1的第1腳，作為“誤差放大器”的反相輸入，與“基準(zhǔn)電壓”比較后，輸出到“乘法器”。按照乘法器的特性，它的輸出電壓為V輸出=KV1V2，取決兩電壓的乘積。該電壓控制著“電流敏感比較器”的門限電壓，如果此時V10的源極電流由R6采樣后的電壓(由IC1的第4腳輸入)大于由乘法器送過來的門限電壓，那末“電流敏感比較器”輸出一個信號進(jìn)入RS閂鎖邏輯，使MOSFET關(guān)閉，電感電流IL降到零。一旦IL降到零，“零電流檢測器”檢測到該狀態(tài)后使RS閂鎖翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的結(jié)果V10導(dǎo)通。V10導(dǎo)通后，電感電流IL隨著脈動半波電壓急劇上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)峰值時，R6采樣后又進(jìn)入“電流敏感比較器”再次使V10關(guān)閉，重復(fù)以上過程。
從以上過程可以看出，IC1的7腳不斷地送出開關(guān)信號，V8就不停地“開”和“閉”，電感電流IL就不斷地形成尖三角波，半個周期內(nèi)的平均電流就是正弦電流。該電流和輸入交流電壓基本同相，達(dá)到改善相位差的作用(見圖4)。
關(guān)于自激式高頻振蕩，半橋式DC/AC逆變，本電子鎮(zhèn)流器使用了IC2(IR2155)為高頻振蕩源，振蕩頻率由R12、R13、R16決定，計(jì)算公式如下fosc=1/1.4RTCT，振蕩后高頻開關(guān)電壓由IC2的5腳和7腳輪流輸出給開關(guān)管V16,V17，這樣就把幅值為400伏的直流電壓變換為高頻方波。
由于半橋輸出脈沖方波，L8傳感高頻電壓，經(jīng)V15、V19、R20-R22整流濾波加至V17的基極，使V17由截止變?yōu)閷?dǎo)通，集電極電位降至雙向觸發(fā)二極管V16的雪崩P擊穿電壓以下。V16阻斷，V14關(guān)斷，于是在L5兩端生成一個幅值達(dá)3KV以上的高壓脈沖，使鈉燈點(diǎn)燃。
為保證電子式鎮(zhèn)流器高的功率因數(shù)，本鎮(zhèn)流器用了APFC(有源功率因數(shù)校正)技術(shù)，使鎮(zhèn)流器中電流波形基本實(shí)現(xiàn)正弦化，而且與電壓基本相同。因此電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)趨近于1。大大降低了無功損耗，達(dá)到節(jié)電目的。
鑒于鈉燈的功率比較大，因此本電子鎮(zhèn)流器對輸入電流諧波，射頻干擾和電磁輻射等設(shè)置了抑制網(wǎng)絡(luò)。
由于本電子鎮(zhèn)流器未級高頻變換級，電流大，電壓高，工作狀態(tài)易受外界干擾，因此本變換部分將振蕩部份單獨(dú)設(shè)一振蕩器，改成它激式振蕩電路，振蕩部分和變換部分的耦合相對減弱，因而工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，頻率穩(wěn)定度有所提高。
權(quán)利要求1.一種高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于交流輸入經(jīng)防輻射干擾網(wǎng)絡(luò)EMI濾波器后，與全波整流器、有源功率因數(shù)控制器(APFC)、DC濾波器、DC/AC逆變器、觸發(fā)器順序連接，然后接燈管；另外，有源功率因數(shù)控制器(APFC)另一路經(jīng)全波整流濾波電路，自激觸發(fā)器接DC/AC逆變器。
專利摘要本實(shí)用新型一種高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器,其特征在于:交流輸入經(jīng)防輻射干擾網(wǎng)絡(luò)EMI濾波器后,與全波整流器、有源功率因數(shù)控制器(APFC)、DC濾波器、DC/AC逆變器、觸發(fā)器順序連接,然后接燈管;另外,有源功率因數(shù)控制器(APFC)另一路經(jīng)全波整流濾波電路,自激觸發(fā)器接DC/AC逆變器。具有節(jié)能,低壓啟動性能好,功率因數(shù)高,體積小等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于250瓦高壓鈉燈。
文檔編號H05B41/288GK2414583SQ00209920
公開日2001年1月10日 申請日期2000年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月25日
發(fā)明者郭建 申請人:郭建