本發(fā)明涉及電力電子基礎(chǔ)電路技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種基于壓電變壓器的單級(jí)hid數(shù)字鎮(zhèn)流器電路。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的hid電子鎮(zhèn)流器采用電磁變壓器，整個(gè)電路拓?fù)錇槎?jí)或者三級(jí)，包括ac/dc級(jí)(常采用ccm或者crm來(lái)實(shí)現(xiàn))，dc/dc級(jí)(常采用buck電路實(shí)現(xiàn))和dc/ac級(jí)(半橋和全橋來(lái)實(shí)現(xiàn))，其體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，emc問(wèn)題較難解決。其中交流轉(zhuǎn)直流電源電路按照輸入電流的工作情況分為ccm電流連續(xù)型、dcm電流不連續(xù)型、crm臨界模式等幾種類型，而這幾種類型的單個(gè)電源模塊工作輸出電流都不能滿足大功率的需求。

ccm電流連續(xù)型是開(kāi)關(guān)頻率是固定的，周期t不變，占空比隨著輸入電壓的變化而變化，通過(guò)pfc電感和mos的電流在ac線路電壓的半個(gè)周期內(nèi)任何時(shí)刻都不為零，而時(shí)刻跟隨電壓的變化軌跡，其平均電流ac呈正弦波，且保持和ac輸入電壓同相位。由于其電感電流不會(huì)降到零，電感電壓變化小諧波iir熱損耗較小，有較小的電磁干擾，由于電流的變化幅度小，相比也有較小的磁芯損耗，由于mos導(dǎo)通不在電感電流為零的時(shí)候，二極管的反向恢復(fù)電流會(huì)產(chǎn)生很大的開(kāi)關(guān)應(yīng)力，需要用快速反向恢復(fù)二極管以減小損耗。

dcm電流不連續(xù)型的特點(diǎn)是利用兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期之間的電感電流存在死區(qū)，需要給控制電路提供一個(gè)電流過(guò)零點(diǎn)的反饋檢測(cè)信息，由于其導(dǎo)通的時(shí)候電流為零，對(duì)二極管的要求較低。在同樣的平均輸入電流下，dcm需要較高的峰值電感電流。由于其電流變化幅度較大，峰值較高，電感有較大的磁芯，i2r熱損耗較大，諧波失真度較大。

crm臨界模式輸入電流在連續(xù)和不連續(xù)的臨界點(diǎn)，同樣是需要給控制電路提供一個(gè)電流過(guò)零點(diǎn)的反饋檢測(cè)信息，crm模式頻率可變，電流幾乎沒(méi)有斷電，電流降為零時(shí)mos管導(dǎo)通，電流沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的參數(shù)值時(shí)，mos管關(guān)斷，輸入電流跟隨輸入電壓變化，crm的特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)頻率變化，且在正弦波電壓過(guò)零時(shí)頻率最高，在正弦電壓峰值處的開(kāi)關(guān)頻率最低，一旦升壓電感器中的電流下降為零，新的開(kāi)關(guān)周期便接著開(kāi)始，而不存在電流死區(qū)，crm的缺點(diǎn)是在正弦過(guò)零的附近的開(kāi)關(guān)頻率相當(dāng)高，頻率變化使emi比較嚴(yán)重。

而dc/dc級(jí)往往采用硬開(kāi)關(guān)的buck電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，其工作頻率比較固定，因?yàn)槭峭耆挠查_(kāi)關(guān)，其功率器件發(fā)熱嚴(yán)重，并且會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的emc問(wèn)題，造成自身成本高，并且很難解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于壓電變壓器的單級(jí)hid數(shù)字鎮(zhèn)流器電路，以解決鎮(zhèn)流器電路體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，emc問(wèn)題較難消除的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于壓電變壓器的單級(jí)hid數(shù)字鎮(zhèn)流器電路，包括：市電輸入，所述市電輸入與emi電路電連接，所述emi電路與整流電路電連接，所述整流電路分別與所述輸入電壓采樣電路和半橋電路電連接，所述半橋電路與壓電變壓器電連接，所述壓電變壓器與hid負(fù)載的輸入端電連接，所述hid負(fù)載的輸出端與光源電壓電流采樣電路電連接，所述光源電壓電流采樣電路與控制電路電連接，所述控制電路與所述半橋電路電連接。

進(jìn)一步地，所述整流電路輸出直流電。

進(jìn)一步地，所述半橋電路輸出60khz的交流方波信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述控制電路內(nèi)設(shè)置有單片機(jī)。

進(jìn)一步地，所述emi電路內(nèi)設(shè)置有共模電感。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的一種基于壓電變壓器的單級(jí)hid數(shù)字鎮(zhèn)流器電路，該電路通過(guò)采用壓電變壓器作為主要驅(qū)動(dòng)載體，為負(fù)載提供合適的工作條件，避免了emc等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了hid數(shù)字鎮(zhèn)流器的單級(jí)工作，極大縮小了產(chǎn)品體積并降低了產(chǎn)品成本。

附圖說(shuō)明

下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是本發(fā)明中emi電路的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明中整流電路的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明中半橋電路和壓電變壓器的電路原理圖；

圖5是本發(fā)明中控制電路的電路原理圖；

圖6是本發(fā)明中光源電壓電流采樣電路的電路原理圖；

圖7是本發(fā)明中輸入電壓采樣電路的電路原理圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1，一種基于壓電變壓器的單級(jí)hid數(shù)字鎮(zhèn)流器電路，在市電輸入的220v交流電壓通過(guò)emi電路后進(jìn)入整流電路，整流電路將交流電壓變換成直流電壓后進(jìn)入輸入電壓采樣電路和半橋電路，輸入電壓采樣電路對(duì)直流電壓進(jìn)行采樣，半橋電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l交流信號(hào)后進(jìn)入壓電變壓器，為壓電變壓器提供高頻交流電壓和電流，壓電變壓器為hid負(fù)載光源輸出高頻正弦波，保證hid光源正常工作狀態(tài)，光源電壓電流采樣電路與控制電路在整個(gè)電路中起反饋電路信息和控制電路正常運(yùn)行的作用。

請(qǐng)參閱圖2，emi電路中l(wèi)1為共模電感，l1對(duì)共模噪聲來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)很大電感量的電感，故它能有效地抑制共模傳導(dǎo)噪聲；c1、c2、對(duì)共模噪聲起旁路的作用，c3、c4、對(duì)差模噪聲起抑制作用；l2是差模電感，差模電感的引入使電容c4的沖電電流減小，達(dá)到了抑制差模噪聲的目的。

請(qǐng)參閱圖3，整流電路中交流電壓在正負(fù)半周交替經(jīng)過(guò)四個(gè)整流二極管，通過(guò)整流電容c6進(jìn)行儲(chǔ)能，將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流“饅頭波”電壓。

請(qǐng)參閱圖4，半橋電路和壓電變壓器中由整流電路整流的直流電壓輸入半橋電路的逆變電路中，逆變電路的上橋臂m1和下橋臂m2交替開(kāi)通和截止，當(dāng)m1開(kāi)通時(shí)，m2截止，m1截止時(shí)，m2開(kāi)通，m1和m2的開(kāi)關(guān)頻率為60khz，則輸入到壓電變壓器的電壓信號(hào)為60khz的交流方波信號(hào)，壓電變壓器在負(fù)載hid光源開(kāi)路的時(shí)候，輸出電壓高達(dá)數(shù)千伏，這足以將hid光源內(nèi)的惰性物質(zhì)激發(fā)，使其進(jìn)入發(fā)光放電狀態(tài)，而hid光源進(jìn)入發(fā)光狀態(tài)后阻抗迅速減小，壓電變壓器的輸出所帶負(fù)載由開(kāi)路瞬間變?yōu)樨?fù)阻狀態(tài)，壓電變壓器由于其自身的恒流特性，輸出60khz的高頻正弦波信號(hào)，hid光源在此正弦波驅(qū)動(dòng)下恒功率工作。

請(qǐng)參閱圖5，控制電路中半橋驅(qū)動(dòng)芯片ir2104通過(guò)ho和lo兩個(gè)端口分別驅(qū)動(dòng)半橋電路的上下兩個(gè)橋臂，其工作頻率的大小由單片機(jī)16hv616的pwm端口給出，單片機(jī)的pwm輸出通過(guò)軟件控制其內(nèi)部寄存器，輸出占空比可調(diào)，頻率可控的方波信號(hào)，ir2104的端口/sd為異?？刂贫丝冢c單片機(jī)的rc4口相連，單片機(jī)通過(guò)采樣hid負(fù)載光源的電壓，電流信號(hào)來(lái)判斷負(fù)載是否工作正常，當(dāng)異常出現(xiàn)時(shí)，rc4口輸出低電平信號(hào)，關(guān)閉ir2104，則半橋電路停止工作，壓電變壓器也相應(yīng)的停止輸出，保護(hù)自身和負(fù)載。

請(qǐng)參閱圖6和圖7，光源電壓電流采樣電路和輸入電壓采樣電路中，采樣電路分別將負(fù)載hid光源的電壓，電流和電網(wǎng)輸入電壓采樣進(jìn)控制電路中的單片機(jī)16hv616中，單片機(jī)通過(guò)采樣值和相應(yīng)的軟件程序算法，調(diào)整整個(gè)電路的工作狀態(tài)，保證電路的正常運(yùn)行。

綜上所述，本發(fā)明的工作原理是：來(lái)自電網(wǎng)的220v/50hz的市電，通過(guò)emi電路后進(jìn)入整流電路后，整流電路將交流電壓變換成直流電壓后進(jìn)入輸入電壓采樣電路和半橋電路，輸入電壓采樣電路對(duì)直流電壓進(jìn)行采樣，半橋電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l交流信號(hào)后進(jìn)入壓電變壓器，為壓電變壓器提供高頻交流電壓和電流，壓電變壓器為hid負(fù)載光源輸出高頻正弦波，保證hid光源正常工作狀態(tài)，光源電壓電流采樣電路與控制電路在整個(gè)電路中起反饋電路信息和控制電路正常運(yùn)行的作用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明；對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。