專利名稱：金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮流器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度氣體放電燈鎮流器，具體涉及一種低頻方波電子鎮流器。
背景技術：
金屬鹵化物燈(簡稱金鹵燈)作為一種高強度氣體放電光源，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用于室內和室外照明。由于金鹵燈的聲諧振頻帶幾乎覆蓋了現代高頻開關電源的所有工作頻率范圍，其聲諧振問題很嚴重，目前廣泛采用低頻方波電路來避免金鹵燈的聲諧振現象。然而，金鹵燈本身的特殊構造，啟動相比高壓汞燈和高壓鈉燈要困難，對電子鎮流器的要求也更高。目前，低頻方波電子鎮流器中通常有兩種啟動電路可以實現金鹵燈的啟動附加式脈沖點火電路和諧振點火電路。采用附加式脈沖點火電路時，需要比較多的元件，增加了電路復雜性，同時由于引入了火花隙或可控硅等，使整個電路的成本增加而可靠性降低。此外，點火脈沖電壓與全橋逆變極輸出電壓的相位不斷變化，當點火脈沖落在逆變電路的死區時間內時，將造成啟動失敗；或者點火脈沖來臨后，逆變電路輸出方波電壓很快改變極性，由于缺少持續穩定的電流來穩定電弧，金鹵燈就會熄弧，最終使其閃爍多次但無法順利啟動，而且其壽命因此將大大縮減。采用諧振點火電路，通常要采用頻率跳轉的啟動控制方法，即金鹵燈啟動前讓逆變電路工作在高頻，利用諧振產生的高頻點火脈沖將燈擊穿；金鹵燈啟動后再讓逆變電路恢復到低頻工作狀態，以避免聲諧振的發生。這種諧振點火方式不需要附加單獨的啟動電路，但需要增加相應的控制電路，根據金鹵燈啟動狀態的變化來控制頻率的轉變，這比較復雜，并增加了電路成本，可靠性又較差。

發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、可靠性高的金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮流器。
本發明的目的是通過下述方案實現的由低通濾波整流電路電路、功率因數校正電路、直流變換電路、全橋逆變電路和啟動電路依次連接構成，所述啟動電路是由電容、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個橋臂中點A、B點上，變壓器副邊一端與全橋逆變電路的橋臂中點A連接。
對于低頻方波電子鎮流器中的全橋逆變電路，由于4個開關管并非理想器件，同一橋臂上的兩個開關管驅動信號之間存在死區和延遲，其輸出電壓不是一個理想的方波，電壓上升和下降需要一定的時間，因而輸出電壓上升沿和下降沿中的高頻分量可以用來產生所需的高壓點火脈沖。
本發明的主要特點是從金鹵燈啟動到達到穩態，全橋逆變電路始終工作在恒定的低頻。金鹵燈啟動前，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，讓啟動電路中的電容、電感和變壓器發生諧振來獲得所需的啟動電壓。不需要增加額外的頻率控制電路來幫助產生諧振電壓，不含熱開關和可控硅，結構簡單，成本低，體積小，可靠性高。
本發明的第二個特點是當全橋逆變電路的輸出電壓完成由正到負或者由負到正的換向后，啟動電路產生的點火脈沖電壓迅速達到峰值，此時距全橋逆變電路輸出電壓的下一次換向仍有大約半個周期的時間，即金鹵燈被擊穿后鎮流器能給金鹵燈提供持續穩定的電流幫助穩定電弧，同時有利于金鹵燈電極的加熱和盡快達到熱電子發射。啟動電路的這個特性有效地提高了金鹵燈瞬時啟動的概率，保證了金鹵燈的順利啟動，而且不需要外加其他控制電路。
本發明的第三個特點是啟動電路對金鹵燈的穩態工作沒有影響。金鹵燈穩態工作時，電壓和電流都為標準的低頻方波。


圖1是本發明的方框結構示意圖；圖2是啟動電路、全橋逆變電路和金鹵燈的結構示意圖；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波形一個上升沿的示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方案對本發明作進一步的詳細描述。
參照圖1、圖2、圖3、圖4，在工頻交流市電和金鹵燈6之間的三級低頻方波電子鎮流器由低通濾波整流電路1、功率因數校正電路2、直流變換電路3、全橋逆變電路4、啟動電路5順序連接組成。所述的全橋逆變電路4是由開關管Q1、Q2、Q3、Q4組成，從金鹵燈6啟動到穩態工作，開關管Q1、Q2、Q3、Q4的工作頻率恒定，為300～400Hz。其中開關管Q1、Q2橋臂中點為A；開關管Q3、Q4橋臂中點為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比為1∶N。電容C1一端與A點相連，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點相連。變壓器Tig副邊一端與A點相連，另一端與金鹵燈6相連；金鹵燈6另一端與B點相連。
全橋逆變電路4中開關管Q1、Q2、Q3、Q4為非理想開關器件，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波形的一個上升沿，其輸出電壓uAB表達式為uAB=-Udc+Kt,0<t<t0Udc,t≥t0]]>為了保證金鹵燈6的可靠啟動，通常在金鹵燈6啟動前控制直流變換電路3輸出380～400V的電壓，取Udc＝400V；t0由開關管Q1、Q2、Q3、Q4的開關速度決定，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的啟動電壓。由于啟動脈沖電壓峰值高，電壓變化率快，為了減小電路中的沖擊電流大，保護電路中的開關器件，諧振電容C1取1nF；此外，電容C1取這樣一個較小的值也減小了金鹵燈6穩態工作時消耗在電容C1上的能量，即減小了啟動電路5對金鹵燈6穩態工作的影響。為了獲得所需高度的啟動電壓，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副邊輸出點火脈沖電壓峰值降低，達不到金鹵燈6所需的啟動電壓。通過增加輔助電感La并滿足表達式LaC1＝LpCm，此時輔助電感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電壓。
權利要求
1.一種金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮流器，由低通濾波整流電路(1)、功率因數校正電路(2)、直流變換電路(3)、全橋逆變電路(4)和啟動電路(5)依次連接構成，其特征在于所述啟動電路(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個橋臂中點A、B點上，變壓器(Tig)副邊一端與全橋逆變電路(4)的橋臂中點A連接。
全文摘要
一種金屬鹵化物燈的低頻方波電子鎮流器，由低通濾波整流電路、功率因數校正電路、直流變換電路、全橋逆變電路和啟動電路依次連接構成，所述啟動電路是由電容、輔助電感和變壓器3個器件依次連接組成。本發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，通過啟動電路的諧振獲得啟動電壓，結構簡單、成本低、可靠性高。全橋逆變電路輸出電壓完成正負換向后，啟動電路產生的點火脈沖電壓迅速達到峰值，而距全橋逆變電路輸出電壓的下一次換向有約半個周期，有利于金鹵燈擊穿后電弧的穩定和電極盡快達到熱電子發射，保證了金鹵燈的順利啟動。金鹵燈達到穩態工作時，電壓、電流波形都為標準的低頻方波波形。
文檔編號H05B41/16GK1819733SQ20061004983
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月14日 優先權日2006年3月14日
發明者郭蓉, 錢照明 申請人:浙江大學