專利名稱:大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實用新型涉及一種電子鎮(zhèn)流器,具體涉及一種性能穩(wěn)定、效率高的大功率農(nóng)用補光 燈鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù):
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展,對農(nóng)作物的生長環(huán)境進行了大量的研究,由于我國冬季 日照時間短,光照不足,果樹以及溫室大棚等都需要人工補光。目前普遍采用高壓鈉燈 (High Pressure Sodium Lamp —HPSL)或高壓氣體放電燈(High intensity Discharge —HID即HID燈)作為農(nóng)用補光燈,通過補光后,可以使大棚單位面積產(chǎn)量提高30%,同 時果實類作物可使結(jié)果期縮短。
由于HID燈放電的負阻特性,在補光燈的工作電路中需連接鎮(zhèn)流器。目前市場上與HID 燈配套的鎮(zhèn)流器仍以電感鎮(zhèn)流器為主,這種傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器不僅體積大、重量重、噪音 大、干擾大、溫升高、而且自身功耗大、頻閃嚴重、諧波大、燈管壽命短、維修費用高、 功率因數(shù)較低,并且還要外接觸發(fā)器、電容器等,這些都降低了HID燈的穩(wěn)定性和發(fā)光效 率。隨著半導體工業(yè)的新起,更加高效節(jié)能的電子鎮(zhèn)流器正在逐漸取代傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器, 但是,目前主要的電子鎮(zhèn)流器由于點火成功率不高,在高頻運行下(一般為幾十kHz到幾 百kHz)具有聲諧振現(xiàn)象,會引起燈的電弧不穩(wěn),使得光輸出不穩(wěn),會產(chǎn)生閃爍、滾動的 情況,嚴重影響照明效果。特別是在農(nóng)業(yè)照明環(huán)境中,自然條件比較惡劣,對大功率HID 鎮(zhèn)流器從工作穩(wěn)定、環(huán)境適應性以及節(jié)能環(huán)保上都提出了更高的要求。
實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中HID燈鎮(zhèn)流器性能不穩(wěn)定、能耗大的不足,本實用新型提供一種發(fā)光 性能穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保、噪音低、對電能利用效率高,還能延長燈管使用壽命的大功率農(nóng)用 補光燈鎮(zhèn)流器。
本實用新型的技術(shù)方案是大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器,它包括EMI濾波器、整流電 路、有源功率因素校正PFC電路和逆變器;其特征在于還設(shè)有過壓過流電路,所述過壓 過流電路、EMI濾波器、整流電路、有源功率因素校正PFC電路和逆變器依次相連,逆變 器輸出的穩(wěn)定交流電輸入至點火電路,點火電路用于點燃HID燈;還設(shè)有MCU控制器,MCU控制器將逆變器和點火電路構(gòu)成閉環(huán),并對點火電路和逆變電路的工作狀態(tài)進行判 斷和控制。
進一步的特征是所述有源功率因素校正PFC電路是以集成IC為核心構(gòu)成,其內(nèi)部
設(shè)置有自啟動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅(qū)動輸出以及過壓、欠壓和過 流保護電路。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本實用新型具有以下優(yōu)點-
1、 在輸入電壓偏差很大時,仍能保持光源的恒定功率,穩(wěn)定光照度,極大的提
高了產(chǎn)品的性能;發(fā)光性能穩(wěn)定、對電能利用效率高,消除了頻閃,抗干擾能力強,能 有效避免聲諧振現(xiàn)象,發(fā)光更穩(wěn)定。
2、 自身功耗低,溫升小,使燈的總輸入功率下降,同時具有很高的功率因數(shù), 對電能利用率高,有良好的節(jié)能效果。
3、 點火成功率高,預熱燈管后一次起點成功,避免了多次起點。
4、 節(jié)能、環(huán)保和噪音小,并且使用時將燈管的功率和電流控制在很小的恒定值,
能有效延長燈管的使用壽命。
圖1為本實用新型大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器的電路原理方框圖2為本實用新型大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器的一實施例的電路原理圖3為圖2中過流過壓保護和EMI的電路原理圖4為圖2中EMI的濾波電路原理圖5為圖2中整流濾波電路原理圖6為圖2中PFC電路原理圖7為圖2中逆變電路原理圖8為圖2中點火電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作迸一步說明。
如圖1所示,本實用新型的大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器,作為限流器件與HID燈8 (高 壓氣體放電燈)連接,鎮(zhèn)流器的輸入端設(shè)置過壓過流電路1并接入外部交流電,過壓過流 電路1的輸出端與EMI (電磁干擾)濾波器2的輸入端連接,經(jīng)過EMI濾波器2過濾后的 交流電接入整流濾波電路3,整流濾波電路3將交流電濾波整流后轉(zhuǎn)換成直流電,并接入有源功率因數(shù)校正(PFC)電路4, PFC電路4與逆變器5連接,電流經(jīng)逆變器5轉(zhuǎn)換成 穩(wěn)定交流電后,輸入點火電路6,并最終點燃HID燈8。
在鎮(zhèn)流器內(nèi)設(shè)置MCU (微控制單元)控制器7, MCU控制器7與逆變器5和點火電 路6連接,并對逆變器5和點火電路6的工作狀態(tài)進行判斷和控制。
當本實用新型的大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器工作時,打開HID燈開關(guān),接入外部交流電, 通常使用民用電即可,在此以220V/50Hz的民用交流電進行說明。在過壓過流電路l中先 串聯(lián)聯(lián)接保險絲FU,如圖3所示,當接入電流過大時,保險絲FU熔斷,對整個電路短路 過流時起保護作用;在保險絲FU后并聯(lián)聯(lián)接有壓敏電阻RV, RV的阻值隨電壓的增高將 急劇減小,如吸收雷電或電網(wǎng)瞬時高壓形成沖擊時,RV的阻值將迅速減小變?yōu)橐粋€極小 值,并吸收高壓形成的電流,保障鎮(zhèn)流器電路不被燒毀,因其耐受瞬時功率能力強,可長 期工作。經(jīng)過過壓過流電路l的保護電路后的電流,接入EMI濾波器2。
如圖4所示,在EMI濾波器2中,分別設(shè)置有L1-L2, L3=L4, L5二L6的電感器件和 電容C1、 C2、 C3、 C4,其中C3二C4;當電流經(jīng)過,由于電感對射頻干擾起阻流作用,小 容量電容對射頻干擾起近似短路作用,EMI濾波器2能有效抑制射頻傳導干擾;同時,由 于電感器件L1 L6對電磁脈沖在相線與中線間產(chǎn)生的差模干擾呈高阻抗,C3和C4對電源 線與地線之間產(chǎn)生的共模干擾呈低阻抗,EMI濾波器2同樣能有效抑制電磁干擾;如果EMI 濾波器2的阻抗設(shè)計與干擾源的阻抗不匹配,EMI濾波器2還能將干擾源的干擾沿其進入 路徑反射回去。經(jīng)過EMI濾波器2過濾的交流電,濾除了外界電網(wǎng)的高頻脈沖對電源的干 擾,同時減少了開關(guān)電源本身對外界的電磁干擾,使頻率為50Hz左右的交流電可以順利 通過濾波器,而高于50Hz以上的高頻干擾雜波將被濾波器濾除。
交流電經(jīng)EMI濾波器2過濾后,輸入整流濾波電路3 ,整流濾波電路3由二極管和電 容共同組成,如圖5所示。利用二極管(整流元件)的單向?qū)щ娦?,使交流電流變成單?脈沖電流,即脈動直流電流;,在電路上并聯(lián)有電容,利用了電容的性質(zhì),削去脈動直流 電流的"峰",填補脈動直流電流的"谷",使輸出電流曲線進一步趨向平緩,把脈動直流 轉(zhuǎn)變成平穩(wěn)的直流電。
經(jīng)整流濾波電路3轉(zhuǎn)變后的直流電,輸入到PFC電路4中,PFC電路4是以集成IC 為核心構(gòu)成,其內(nèi)部設(shè)置有自啟動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅(qū)動輸出 以及過壓、欠壓和過流保護電路。
如圖6所示,B5的N1為PFC的電感器;D3為續(xù)流二極管;B5的N2為零電流檢測 繞組,同時經(jīng)D1支路整流濾波,并為IC芯片提供直流電源;C8為補償電容,主要確保 電路能夠可靠啟動;R5與C9組成抗干擾電路,免除過流保護時,電路可能產(chǎn)生的誤動作R6為過流保護取樣電阻;C20、 C10為濾波電容。當B5的N1中電流為零時,IC芯片中 的零電流檢測器運作并發(fā)出信號,使IC芯片上編號為7的引腳輸出寬度一定、幅度一定 且周期可變的控制脈沖。在脈沖寬度持續(xù)期間將K1開通,Nl中的電流上升并儲能,從控 制脈沖下降邊緣開始,Kl關(guān)斷,電感器N1的自感電動勢通過續(xù)流二極管D3向濾波電容 C20和C10充電,從而在直流濾波電容上得到升壓至400V的直流電壓。分析電壓波形發(fā) 現(xiàn),經(jīng)過PFC電路4調(diào)整后,線路的功率因數(shù)接近于l,由此可見,電能的利用率得到了 大幅度的提升。并且電路的零電壓控制模式使K1只在電感中電流為零時才開通,故大大 減小了開關(guān)管的應力和損耗,同時對續(xù)流二極管D3的恢復時間也沒有嚴格要求,采用普 通快恢復二極管即可滿足使用要求。PFC電路4體積小,可以達到很高的功率因數(shù),具有 低損耗和高可靠性的優(yōu)點,而且不隨輸入電壓波動變化,可獲得高度穩(wěn)定的輸出電壓。
經(jīng)PFC電路4輸出的高穩(wěn)定電壓作用在逆變電路5上,逆變電路5的結(jié)構(gòu)如圖7所示, Tl、 T2為驅(qū)動變壓器,Ql、 Q2為功率場效應管,并構(gòu)成半橋逆變電路。逆變電路5與MCU 控制器7連接,MCU控制器7對逆變電路5中電路的輸出DC-AC變換進行控制,當Ql 打開時,Q2截止,Q2打開時,Ql截止,如此往返交替,將直流電流轉(zhuǎn)變成高頻穩(wěn)定的交 流電流,并通過點火電路6點燃HID燈,此時的電流具有高穩(wěn)定性,能夠極大的提高點火 成功率。點火電路6同時也與MCU控制器7連接,并構(gòu)成控制閉環(huán),如圖8所示,點火 電路6上的傳感器ANI和ANO檢測到HID燈8點火成功后,將信號傳遞至MCU控制器 7, MCU控制器7做出判斷后馬上控制電路轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài),并控制電路的工作頻率在 較小范圍內(nèi)變化,從而避開燈泡的駐波點,能有效克服聲頻共振現(xiàn)象。
權(quán)利要求1、大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器,它包括EMI濾波器(2)、整流電路(3)、有源功率因素校正PFC電路(4)和逆變器(5);其特征在于還設(shè)有過壓過流電路(1),所述過壓過流電路(1)、EMI濾波器(2)、整流電路(3)、有源功率因素校正PFC電路(4)和逆變器(5)依次相連,逆變器(5)輸出的穩(wěn)定交流電輸入至點火電路(6),點火電路(6)用于點燃HID燈(8);所述有源功率因素校正PFC電路(4)是以集成IC為核心構(gòu)成,其內(nèi)部設(shè)置有自啟動定時器、正交倍增器、零電流檢測器、圖騰柱驅(qū)動輸出以及過壓、欠壓和過流保護電路。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器,其特征在于還設(shè)有MCU控制 器(7), MCU控制器(7)將逆變器(5)和點火電路(6)構(gòu)成閉環(huán),并對點火電路(6) 和逆變電路(5)的工作狀態(tài)進行判斷和控制。
專利摘要一種大功率農(nóng)用補光燈鎮(zhèn)流器,它包括EMI濾波器、整流電路、有源功率因素校正PFC電路和逆變器;還設(shè)有過壓過流電路,所述過壓過流電路、EMI濾波器、整流電路、有源功率因素校正PFC電路和逆變器依次相連,逆變器輸出的穩(wěn)定交流電輸入至點火電路,點火電路用于點燃HID燈;還設(shè)有MCU控制器,MCU控制器將逆變器和點火電路構(gòu)成閉環(huán),并對點火電路和逆變電路的工作狀態(tài)進行判斷和控制。在輸入電壓偏差很大時,仍能保持光源的恒定功率,穩(wěn)定光照度;其自身功耗低,對電能利用率高,消除了頻閃,抗干擾能力強,能有效避免聲諧振現(xiàn)象,發(fā)光更穩(wěn)定。并且點火成功率高,噪音低,能有效延長燈管的使用壽命。
文檔編號H05B41/288GK201315697SQ20082009901
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者丁明亮, 華 張, 朱世宇, 李可禮, 堪 羅 申請人:重慶工學院