摘要：研发了一种依据不定频率操控的高效、牢靠的高压钠灯电子镇流器，选用规划频率调制技能消除了声共振，及简略牢靠的谐振式发动电路及过流、过压和反常维护电路。
关键词：高压钠灯；声共振；频率调制；串联谐振
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0 导言
高压钠灯（HPSL）是一种功用优异的高强度气体放电灯（HIDL），其长处是光效高、寿命长、光色好，所以运用广泛。与一切的气体放电电光源相同，高压钠灯呈负V－I特性，需求镇流器来按捺灯电流，而且发动时需求5～20kV的气体击穿电压。传统的电感镇流器体积大，功率因数低（只能到达0.3～0.4），而且对电网电压动摇的适应能力不强，所以，研发性价比较高的电子镇流器以替代电感镇流器是大势所趋。现已研发的高压钠灯电子镇流器大都是高频电子镇流器，在高频状态下，高压钠灯简略熄弧，并存在声共振问题。为防止声共振，现已研发的600W高压钠灯高频电子镇流器选用了频率调制技能，使高压钠灯的电流作业频率时间环绕中心频率上下改变。发动部分选用LC串联谐振电路发生高压，简略牢靠。
1 全体操控战略
电路原理框图如图1所示。主电路分为两级，榜首级为整流及有源功率因数校对电路（APFC），第二级为逆变电路。能够看出，电子镇流器实质上是一个典型的AC/DC/AC改换电路。辅佐电源由UC3844组成的单端反激式电源构成，输出电压18V给芯片供电。
图1 600W电子镇流器全体结构图
2 整流和APFC部分
交流电经二极管整流，尽管输入电压是正弦的，但输入电流却严峻畸变，功率很低，很多运用会给电网构成严峻危害，一起输入电流谐波生成的噪声也会影响电路运转。APFC能使电路输入功率因数提高到0.95以上，使输入电流根本为正弦波，谐波含量大大削减。本文选用FAN7527B操控的Boost电路作为APFC电路如图2所示。FAN7527B是Fairchild Semiconductor公司出产的简略高效的功率因数校对器，内含R/C滤波器，故外围电路不需接R/C滤波器。变压器T1副边有两个作用：给芯片供电，一起作为电流过零的检测信号。此芯片选用电压电流双闭环操控，内环运用电流断续不定频率方式操控。电压检测信号（脚1）和同步信号（脚3）相乘作为电流给定，R5为电流检测电阻。输出电压可在较大规模内进行操控，依据后一级需求，这儿操控在400V，如图2所示。
图2 整流和APFC原理图
3 高频半桥逆变部分
高频逆变是高压钠灯电子镇流器的重要组成部分，选用了半桥逆变变异方式，少用了两个%&&&&&%，结构简略，节省了本钱。仅仅电路的输出电压是全桥的一半，在相同输出功率的条件下，半桥的功率管电流比全桥大一倍，考虑到高压钠灯正常作业电压，半桥电路能彻底满意其需求。如图3所示，其作业进程为电感L1和C9首要到达串联谐振，频率为200kHz，发生7kV高压，使高压钠灯焚烧，焚烧后高压钠灯导通，C9不起作用，因为C8>>C9，C8和电感不会谐振，起到了镇流作用，这时频率以35kHz为中心上下动摇2kHz规模，1min后高压钠灯到达安稳功率正常运转。半桥输出方波，经C8和L1镇流后变为高频交流电。
如图3所示，半桥驱动芯片选用美国硅通公司出产的电压型PWM操控器SG3525A，是一种功用优秀，功用完全，通用性很强的单片集成PWM操控器。该芯片简略牢靠，且运用方便灵敏，经过恰当外接电路，不只能够完结PWM操控，还能够完结输入软发动、过载限流、过压维护、死区调理等多种功用。其作业原理为将触发脉冲变压器T3输出的两路互补的PWM驱动脉冲送至开关管S2、S3的栅极，操控两只功率管替换作业。SG3525A内 的 振 荡 器 外 接 时 标 电 容 CT， 通 过 电 阻RD提 供 放 电 通 路 。 改 变RD的 数 值 则 可 以 改 变CT的 放 电 时 间 ， 同 时 可 以 改 变 死 区 时 间 。 而 CT的 充电 电 流 则 由RT规 定 的 电 流 源 决 定 ， SG3525A的脚 8起 到 输 入 软 启 动 作 用 。 SG3525A的 振 荡 频 率f=1/[CT×(0.7RT＋RD)]。
图3 半桥高频逆变电路
4 声共振的按捺
在选用高频电源点着HPSL时，管内压力波的脉动从管内壁反射回来，若与灯的高频电流的脉动成分相位相同，则构成驻波，发生声共振。只需镇流器的作业频率与其间的一个声振动频率相同，就有或许发生声共振。
研讨标明，在8kHz～150kHz频率规模内，易发生声共振。为此，对声共振的按捺国外文献提出了许多办法，如直流叠加法、周期换相法和变频调制法，但因电路杂乱及本钱添加较多而不能投入批量出产。而在恰当的高频下，频率调制驱动技能是一种简略有用的新式技能，它在消除高压钠灯电子镇流器中的声频共振现象时作用很好。
如图4所示，本次试验选用了555定时器组成多谐振动器，宣布频率为2kHz的方波，使S4不断地导通和关断，促进SG3525A的振动器的脚6电平发生改变，成果就使镇流器的作业频率时间环绕中心频率(35kHz)改变，有时即便遇到声频振动频率，因为还来不及构成驻波，频率就改变了，这样防止了声共振。
图4 声共振的按捺原理图
5 试验成果
依据以上的规划，试验用高压钠灯型号为NG400，数字存储示波器型号为DS－5000系列。如图5所示，其发动电压为7kV，脉冲宽度小于等于0.2μs。图6是高压钠灯正常作业时的电压电流输出波形，通道1为电压输出波形，通道2为电流输出波形；电压有效值为128V，电流最大值为9.8A，有效值为4.7A。
图5 高压钠灯发动波形
图6 高压钠灯正常作业时的电压电流输出波形
6 结语
600W的太阳能高压钠灯电子镇流器的试验成果标明其电路作业安稳，选用频率调制技能消除了声共振，根本完结恒功率操控，高压钠灯牢靠安稳的作业，阐明到达了相关技能要求，而且电路发动快，简略牢靠。
抢手材料
・ 600W高压钠灯电子镇流器的研发
・ 一种模仿操控的轿车头灯电子镇流器
・ 一种数字化小功率金卤灯电子镇流器的研讨
・ 一种有源功率因数校对器的研发
・ 依据CAN/LIN总线的教学楼智能照明体系
・ 电光调制体系规划
