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高压钠灯电子镇流器的研制

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:高压钠灯电子镇流器相比于电感式镇流器具有许多优势,但众多的设计方法难以达到实用。介绍了采用美国UNITRODE公司的专用芯片UCC2305设计的高压钠灯电子镇流器,并描述了其原理和方法。

    关键词:绿色照明;高压钠灯;功率因素;恒功率

引言

高压钠灯(HPSL)[1]是高强度放电灯(HIDL——HighIntensityDischargeLamp)中的一种,因其具有极好的光效(80~140lm/W)和合适的光波长,而被广泛用于户外照明,如广场、道路、码头等。但是,传统的电感式的镇流器存在功率因数低和自身损耗大的缺点。大量低功率因数电器的使用,对电网造成谐波污染,不但增加了供发电设备的负荷,使供发电设施得不到充分利用,而且严重影响其它用电设备的正常运行。

绿色照明事业在世界范围的蓬勃发展,推进了电子镇流器的广泛使用。电子镇流器不但可以做到很高的功率因数(接近1),而具有显著的节能效果,而且还能在很宽的电压范围内点灯工作,很好地解决了电感式镇流器的缺点。因为,HPSL的功率相对于荧光灯大得多,用量也极大,所以,HPSL电子镇流器的开发应用,具有更加深远的意义。
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1 对高压钠灯电子镇流器的要求

HPSL电子镇流器因使用场所和其本身的特性,要求较为严格。它的基本要求是:

1)较高的功率因数(≥0.99);

2)适应温度范围-20~50℃,且防雨雪;

3)输出到灯的功率必须恒定;

4)为防电极极化,灯的电流必须是交流,而且须防声共振;

5)必须有2.5~4kV的点灯触发电压,灯点亮后高压须消除,不影响灯的正常工作;

6)较高的功率(一般人行道为75W,道路为250W,广场为400W,最高达1000W);

7)对各种故障(灯短路、灯开路或无灯、弧光不正常、灯过压、灯过流以及电路本身的故障)的识别及保护功能完善。

2 方案的选择

能够实现上述基本功能的方法有好多种,虽然许多厂商竞相研制生产,但能做到实用较为困难,因为,简单的电路难以满足要求,复杂的电路成本昂贵。通过对HPSL电子镇流器的大量研究,本文介绍采用美国UNITROD公司专门为HIDL控制器设计的专用芯片——UCC2305[2]制作的250W镇流器,其基本的框图如图1所示。

它主要由功率因数校正(PFC)电路、UCC2305控制电路、触发电路和辅助电源4部分组成,电路较为简单。

2.1 功率因数校正

实现功率因数校正的方法很多[1][2][3][4][5],本案选择UC3854B作为控制芯片,建立了固定频率平均电流型有源功率因数校正电路,如图2所示。在图2中,整流桥B1、储能电感L1、功率开关器件S1、升压二极管D1、输出滤波电容C1和电流取样电阻R1组成了PFC主电路。

图2

    跟UC3854一样,UC3854B提供了有源功率因数校正的全部功能,这些功能包括电压放大器、模拟乘法/除法器、电流放大器和固定频率PWM,另外,还含有功率MOSFET栅极驱动器、7.5V基准电压、总线预测器、加载赋能比较器、低电压检测器和过流比较器等。平均电流模式的控制使正弦化线电流稳定、低失真而不象峰值电流控制需要斜率补偿。

交流176~264V输入电压经B1整流成为100Hz的正弦半波电压,为了迫使线电流跟随电压变化,UC3854B的脚6经R5引入这个正弦半波线电压取样,内部乘法器将此信号(设为B)与输出电压放大器的输出(设为A)相乘,产生电流控制环的基准信号。同时正弦半波电压又经由R2,R3,C3,R4和C4组成的分压电路产生与线电压的均方根值成正比的电压值,这个电压送到UC3854B的脚8,在其乘法器中平方(此值设为C)。乘法器将实际线电流与电压放大器输出的乘积除以线电压

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