250W高压钠灯电子镇流器DCAC变换器的设计.

1、250W高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器的设计对高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器的工作原理做了说明。分析了电子镇流器负载电路在谐振点火阶段和稳态限流阶段的工作特性。给出了主要元件参数和相关波形。实验证明了该电路的可行性。1、前言高压钠灯属于绿色节能照明产品，已被全国大中城市道路照明广泛采用，在全国城市亮化工程中已收 到较好的节能效果。但是它不能单独工作，必须和镇流器配套才能可靠点亮和稳定工作。由于电子镇流器 相对于传统的镇流器具有许多独特的优点，比如，功率因数高，体积小，重量轻，节省原材料，成本低, 使灯具有更高的发光效率等，因此，人们正在积极研制高性能、低价格的电子镇流器。高压钠灯电子镇

2、流1所示。器通常由前级的低率因数校正（PFC）变换器和后级的高频逆变点亮电路组成，其原理框图如图 本文主要介绍250W高压钠灯电子镇流器 DC/AC变换器的原理和参数设计，为设计高压钠灯电子镇流器提供参考。2、高压钠灯电子镇流器 DC/AC变换器电路及其工作过程分析2.1主电路原理250W高压钠灯电子镇流器 DC/AC变换器原理电路如图2所示。400V的直流电压经半桥式高频逆变后，输出一高频方波。而起弧点亮电路、镇流电路和灯一起组成了该高频电压源的负载电路。图2 中 C1、C2是容量相等的两个电解电容，A点对地电压为 UIN/2。S1、S2是两个带反并联二极管D1、D2 的 MOS管，负载电路

3、由电容 CS、电感LS组成的镇流电路与灯（稳态电阻为 R）串联组成。CP是一个小容量的高压电容，并联在灯的两端，它的作用是在启动时获得很高的电压（对于250W高压钠灯一般需要高于2400V的瞬时电压，才能保证灯的可靠点亮），点亮后，它在电路中的作用可以略去。CS起着隔离直流分量的作用。S1、S2在周期为T的方波UG1和UG2控制下，将直流电压 UIN变换成峰-峰值为UIN，周期为T的高频方波电压，并由 A、B两端输出给负载电路，将此方波电压做频谱分析，有:Udi = Y (Asin dt式中：U, =2 t/j/3. =2n7r/ r； n = 135,可见，逆变电路的输出电压是由增值为2UI

4、N/n、周期为T的基波和一些奇次谐波所组成。在这里UIN=400V，如果只考虑基波分量，则逆变电路输出高频有效值最大为:2.2负载电路的分析TT高压钠灯电子镇流器的负载电路要完成两个功能，第一是谐振点亮阶段产生谐振高压,第二是稳态限流阶段保证电路稳定工作。1）谐振启动阶段为使250W高压钠灯进入电弧放电状态所需要的点亮瞬时电压的峰-峰值一般为2400V以上（同一功率级别的高压钠灯略微有些不同），而稳态电压的有效值只有80100V，因此为了实现可靠点亮，可以由一个LC串联谐振电路来构成点亮电路。如图3（ A）所示的是谐振点亮等效电路， R代表回路的损耗电阻。在点亮阶段，可认为灯内阻无穷大，利用式

5、（1）电路方程为:而*丽+71厂乞叫C5f 二 三(ouxittrit)止 + 戸.sdnoJ)利用三角函数的正交性比较系数，解得:2魚茁匈%讐）小警）/feTM钳+警（5）（6）如果回路对皿谐旅即,则伽=0、禺=-”仏,2从 ,严“二亓THfl砂=臥不创【】如G两端，亦即灯两瑙的电压为Ihp r Wtudi （7）（8）式（7）和式（8）提供了实现高点亮电压的方法。如果选择合适的CP值和LS值,就可以使电路与方波电压中的某一次谐波发生谐振，同时尽量降低回路的损耗R。然而回路电流反比于N,因此既要获得比较高的谐振电压，又要求回路的谐振电流比较小，应该根据上述两个要求选取合适的2）稳态限流阶段灯

6、稳定工作以后，CP在电路中的作用可以忽略不记。于是得到如图3（B）所示的稳态等效电路。对于给定的灯，灯的稳态内阻 R和灯管电压U1是一定的，为了确定电路元件 LS和CC的参数，根据图3(B )有JL（b）找占限爭就乜嘉 蕃姓电路3. - 1/ mU 全 R 1/v- I式中：3=2n/T是基波圆频率;V=U1/UIN , UIN是基波有效值。式（9）表明，对给定的灯，镇流电路的总电抗是确定的。根据以上给出的一些公式，就可以确定电 路中的参数值。2.3控制电路控制电路原理图如图 4所示。图中采用的核心控制芯片是TL494，以推挽方式输出两路相位相差180的脉冲，由于TL494脉冲信号的驱动功率不

7、够大，所以要对其进行功率放大，然后采用高频变压器将驱动MOS 管。信号与主电路隔离，再经过稳压管稳压限幅之后，用来驱动SiF=1.1/2RC。在推挽方式下，TL494的脉冲输出效率与外围电阻电容之间的关系是3、主要元器件参数和实验波形在主电路中，S1和S2选用IRP450 ; C1和C2选用220，250V的电解电容；CS选用0.1 gF LS选用 1.8MH，CP 选用 470PF。在控制电路中，TL494的振荡频率是由外部元件 R0和CO所决定的。这里R0选用10KQ的可调电阻,CO选用1ONF，输出脉冲频率在2060KHZ之间变化，驱动电路中的三极管 V1、V3，选用PN2222A，V2、V4选用PN2907A，二极管D1、D2采用快速管IN4148，稳压管D3、D4、D5、D6稳压值为15V。图5（ A）是UIN=30V时灯两端的电压波形，选用的谐振次数N=3 ;图5（ B）是灯稳定工作后灯两端电压的波形。（b） 灯点亮岸灯两鹅的电巫洼瑟4、结语