專利名稱：金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度氣體放電燈鎮(zhèn)流器，具體涉及一種低頻方波電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
金屬鹵化物燈(簡稱金鹵燈)作為一種高強(qiáng)度氣體放電光源，具有最好的顯色特性，并具有高光效和緊湊的尺寸，因此，金鹵燈越來越廣泛地應(yīng)用于室內(nèi)和室外照明。由于金鹵燈的聲諧振頻帶幾乎覆蓋了現(xiàn)代高頻開關(guān)電源的所有工作頻率范圍，其聲諧振問題很嚴(yán)重，目前廣泛采用低頻方波電路來避免金鹵燈的聲諧振現(xiàn)象。然而，金鹵燈本身的特殊構(gòu)造，啟動(dòng)相比高壓汞燈和高壓鈉燈要困難，對電子鎮(zhèn)流器的要求也更高。目前，低頻方波電子鎮(zhèn)流器中通常有兩種啟動(dòng)電路可以實(shí)現(xiàn)金鹵燈的啟動(dòng)附加式脈沖點(diǎn)火電路和諧振點(diǎn)火電路。采用附加式脈沖點(diǎn)火電路時(shí)，需要比較多的元件，增加了電路復(fù)雜性，同時(shí)由于引入了火花隙或可控硅等，使整個(gè)電路的成本增加而可靠性降低。此外，點(diǎn)火脈沖電壓與全橋逆變極輸出電壓的相位不斷變化，當(dāng)點(diǎn)火脈沖落在逆變電路的死區(qū)時(shí)間內(nèi)時(shí)，將造成啟動(dòng)失敗；或者點(diǎn)火脈沖來臨后，逆變電路輸出方波電壓很快改變極性，由于缺少持續(xù)穩(wěn)定的電流來穩(wěn)定電弧，金鹵燈就會(huì)熄弧，最終使其閃爍多次但無法順利啟動(dòng)，而且其壽命因此將大大縮減。采用諧振點(diǎn)火電路，通常要采用頻率跳轉(zhuǎn)的啟動(dòng)控制方法，即金鹵燈啟動(dòng)前讓逆變電路工作在高頻，利用諧振產(chǎn)生的高頻點(diǎn)火脈沖將燈擊穿；金鹵燈啟動(dòng)后再讓逆變電路恢復(fù)到低頻工作狀態(tài)，以避免聲諧振的發(fā)生。這種諧振點(diǎn)火方式不需要附加單獨(dú)的啟動(dòng)電路，但需要增加相應(yīng)的控制電路，根據(jù)金鹵燈啟動(dòng)狀態(tài)的變化來控制頻率的轉(zhuǎn)變，這比較復(fù)雜，并增加了電路成本，可靠性又較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明的目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的由低通濾波整流電路電路、功率因數(shù)校正電路、直流變換電路、全橋逆變電路和啟動(dòng)電路依次連接構(gòu)成，所述啟動(dòng)電路是由電容、輔助電感和變壓器的原邊依次連接組成，所述電容和變壓器原邊的另一端分別連接在全橋逆變電路的2個(gè)橋臂中點(diǎn)A、B點(diǎn)上，變壓器副邊一端與全橋逆變電路的橋臂中點(diǎn)A連接。
對于低頻方波電子鎮(zhèn)流器中的全橋逆變電路，由于4個(gè)開關(guān)管并非理想器件，同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間存在死區(qū)和延遲，其輸出電壓不是一個(gè)理想的方波，電壓上升和下降需要一定的時(shí)間，因而輸出電壓上升沿和下降沿中的高頻分量可以用來產(chǎn)生所需的高壓點(diǎn)火脈沖。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)是從金鹵燈啟動(dòng)到達(dá)到穩(wěn)態(tài)，全橋逆變電路始終工作在恒定的低頻。金鹵燈啟動(dòng)前，利用全橋逆變電路輸出電壓中上升沿和下降沿所含的高頻分量，讓啟動(dòng)電路中的電容、電感和變壓器發(fā)生諧振來獲得所需的啟動(dòng)電壓。不需要增加額外的頻率控制電路來幫助產(chǎn)生諧振電壓，不含熱開關(guān)和可控硅，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，可靠性高。
本發(fā)明的第二個(gè)特點(diǎn)是當(dāng)全橋逆變電路的輸出電壓完成由正到負(fù)或者由負(fù)到正的換向后，啟動(dòng)電路產(chǎn)生的點(diǎn)火脈沖電壓迅速達(dá)到峰值，此時(shí)距全橋逆變電路輸出電壓的下一次換向仍有大約半個(gè)周期的時(shí)間，即金鹵燈被擊穿后鎮(zhèn)流器能給金鹵燈提供持續(xù)穩(wěn)定的電流幫助穩(wěn)定電弧，同時(shí)有利于金鹵燈電極的加熱和盡快達(dá)到熱電子發(fā)射。啟動(dòng)電路的這個(gè)特性有效地提高了金鹵燈瞬時(shí)啟動(dòng)的概率，保證了金鹵燈的順利啟動(dòng)，而且不需要外加其他控制電路。
本發(fā)明的第三個(gè)特點(diǎn)是啟動(dòng)電路對金鹵燈的穩(wěn)態(tài)工作沒有影響。金鹵燈穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電壓和電流都為標(biāo)準(zhǔn)的低頻方波。


圖1是本發(fā)明的方框結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是啟動(dòng)電路、全橋逆變電路和金鹵燈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是全橋逆變電路輸出電壓uAB波形的示意圖；圖4是圖3輸出電壓uAB波形一個(gè)上升沿的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方案對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參照圖1、圖2、圖3、圖4，在工頻交流市電和金鹵燈6之間的三級(jí)低頻方波電子鎮(zhèn)流器由低通濾波整流電路1、功率因數(shù)校正電路2、直流變換電路3、全橋逆變電路4、啟動(dòng)電路5順序連接組成。所述的全橋逆變電路4是由開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4組成，從金鹵燈6啟動(dòng)到穩(wěn)態(tài)工作，開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的工作頻率恒定，為300～400Hz。其中開關(guān)管Q1、Q2橋臂中點(diǎn)為A；開關(guān)管Q3、Q4橋臂中點(diǎn)為B。直流變換電路3的輸出電壓為Udc，即全橋逆變電路4的輸入電壓。A、B間的電壓uAB為全橋逆變電路4的輸出電壓。啟動(dòng)電路5由電容C1、輔助電感La和變壓器Tig組成。其中變壓器Tig原邊電感為Lp，副邊電感為Ls，原邊繞組與副邊繞組的匝數(shù)比為1∶N。電容C1一端與A點(diǎn)相連，另一端與輔助電感La相連，輔助電感La另一端與變壓器Tig原邊相連，原邊另一端與B點(diǎn)相連。變壓器Tig副邊一端與A點(diǎn)相連，另一端與金鹵燈6相連；金鹵燈6另一端與B點(diǎn)相連。
全橋逆變電路4中開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4為非理想開關(guān)器件，因此全橋逆變電路4的輸出電壓uAB不是理想的方波，如圖3所示，圖4為圖3波形的一個(gè)上升沿，其輸出電壓uAB表達(dá)式為uAB=-Udc+Kt,0<t<t0Udc,t≥t0]]>為了保證金鹵燈6的可靠啟動(dòng)，通常在金鹵燈6啟動(dòng)前控制直流變換電路3輸出380～400V的電壓，取Udc＝400V；t0由開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的開關(guān)速度決定，取100ns；K為脈沖電壓上升的斜率，由圖4得斜率K＝800V/100ns＝8×109V/s。全橋逆變電路4的輸出電壓uAB即為啟動(dòng)電路5的輸入電壓，在變壓器Tig副邊輸出脈沖電壓峰值為3kV～4kV的啟動(dòng)電壓。由于啟動(dòng)脈沖電壓峰值高，電壓變化率快，為了減小電路中的沖擊電流大，保護(hù)電路中的開關(guān)器件，諧振電容C1取1nF；此外，電容C1取這樣一個(gè)較小的值也減小了金鹵燈6穩(wěn)態(tài)工作時(shí)消耗在電容C1上的能量，即減小了啟動(dòng)電路5對金鹵燈6穩(wěn)態(tài)工作的影響。為了獲得所需高度的啟動(dòng)電壓，變壓器Tig的原邊電感Lp取60μH，變比N取4。若沒有輔助電感La，由于變壓器Tig副邊繞組的寄生電容折合到原邊的等效電容Cm與電容C1的容量比較接近，將造成變壓器Tig副邊輸出點(diǎn)火脈沖電壓峰值降低，達(dá)不到金鹵燈6所需的啟動(dòng)電壓。通過增加輔助電感La并滿足表達(dá)式LaC1＝LpCm，此時(shí)輔助電感La能夠抵消等效電容Cm的影響，保證變壓器Tig副邊能輸出給金鹵燈6所需脈沖電壓峰值的啟動(dòng)電壓。
權(quán)利要求
1.一種金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮(zhèn)流器，由低通濾波整流電路(1)、功率因數(shù)校正電路(2)、直流變換電路(3)、全橋逆變電路(4)和啟動(dòng)電路(5)依次連接構(gòu)成，其特征在于所述啟動(dòng)電路(5)是由電容(C1)、輔助電感(La)和變壓器(Tig)的原邊依次連接組成，電容(C1)和變壓器(Tig)原邊的另一端分別連接在全橋逆變電路(4)的2個(gè)橋臂中點(diǎn)A、B點(diǎn)上，變壓器(Tig)副邊一端與全橋逆變電路(4)的橋臂中點(diǎn)A連接。
全文摘要
一種金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮(zhèn)流器，由低通濾波整流電路、功率因數(shù)校正電路、直流變換電路、全橋逆變電路和啟動(dòng)電路依次連接構(gòu)成，所述啟動(dòng)電路是由電容、輔助電感和變壓器3個(gè)器件依次連接組成。本發(fā)明利用全橋逆變電路輸出電壓上升沿和下降沿中的高頻分量，通過啟動(dòng)電路的諧振獲得啟動(dòng)電壓，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高。全橋逆變電路輸出電壓完成正負(fù)換向后，啟動(dòng)電路產(chǎn)生的點(diǎn)火脈沖電壓迅速達(dá)到峰值，而距全橋逆變電路輸出電壓的下一次換向有約半個(gè)周期，有利于金鹵燈擊穿后電弧的穩(wěn)定和電極盡快達(dá)到熱電子發(fā)射，保證了金鹵燈的順利啟動(dòng)。金鹵燈達(dá)到穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電壓、電流波形都為標(biāo)準(zhǔn)的低頻方波波形。
文檔編號(hào)H05B41/16GK1819733SQ20061004983
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者郭蓉, 錢照明 申請人:浙江大學(xué)