[实用新型]HID灯用低频方波电子镇流器

说明书

本实用新型涉及一种HID灯用低频方波电子镇流器。

目前，高强度放电灯(HID灯)以其发光效率高、显色性好、寿命长等优点，在绿色照明工程中得到广泛应用，成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代电光源。因此，研究和开发与之配套的电子镇流器具有重要的现实意义。

HID灯电子镇流技术的主要技术障碍是声谐振现象，它是指HID灯高频工作时出现的电弧不稳定现象。当HID灯工作在5kHz～700kHz频率范围时，很多频段会出现明显的光输出不稳、闪烁、滚动现象，并伴以电压电流起伏，严重时导致电弧管爆裂。克服声谐振的方法一般基于下述原则：①驱动HID灯的频率落在声谐振频率之外；②驱动HID灯的高频能量低于声谐振发生的阈值能量。

基于上述原则，HID灯电子镇流器主要有：低频方波镇流器、超高频谐振式镇流器、频率调制式镇流器、高频方波式镇流器等。其中低频方波镇流器是一种通用可靠的方式，因而被业界广泛接受。然而，上述电子镇流器方案一般采用两级(或三级)电路，即APFC+逆变驱动，存在元器件多、控制复杂、可靠性差和效率较低的问题。因此，克服声谐振、提高可靠性，具有高性能价格比的HID灯电子镇流器是迫切需要的。

本实用新型的目的是，克服上述现有技术的不足，提供一种HID灯用低频方波电子镇流器，它采用一级全桥变换拓扑，不但实现功率因数校正(APFC)，而且输出低频(150Hz)方波电压电流，可以利用成熟技术实现APFC和方波输出的解耦控制。

本实用新型是这样实现的。

一种HID灯用低频方波电子镇流器，其主电路拓扑由四个MOSFET开关管(VQ₁～VQ₄)、两个二极管(VD₁、VD₂)、交流电容(C₁)、交流电感(L₁)、母线电容(C_d)、滤波电容(C_o)、滤波电感(L_o)和触发器(L_r)构成，如图1所示。

该镇流器各元器件的连接关系是：两个开关管(VQ₁、VQ₂)的漏极接在一起，连接二极管(VD₁)的阴极和母线电容(C_d)的正极；另两个开关管(VQ₃、VQ₄)的源极接在一起，连接二极管(VD₂)的阳极和母线电容(C_d)的负极。VQ₁的源极连接VQ₃的漏极，并作为节点a；VQ₂的源极连接VQ₄的漏极，并作为节点b。二极管(VD₁)的阳极连接VD₂的阴极和交流电容(C₁)的一端，C₁的另一端连接交流电感(L₁)的一端，L₁的另一端连接节点a；滤波电容(C_o)的一端连接节点a，C_o的另一端连接滤波电感(L_o)的一端，L_o的另一端连接节点b。[正弦交流电源(u_s)连接交流电容(C₁)两端；触发器(L_T)与HID灯串联后，并联在滤波电容(C_o)两端]。

该镇流器的工作原理。

开关管VQ₁、VQ₃和二极管VD₁、VD₂组成半控桥式功率因数校正电路，L₁、C₁为输入滤波网络；VQ₁、VQ₃还与VQ₂、VQ₄组成全桥逆变电路，输出150Hz的方波交流电压，L_o、C_o为输出滤波网络。

设两个桥臂均进行单极性调制，三角载波u_t的幅值为V_t，则桥臂1(由VQ₁、VQ₃组成)和桥臂2(由VQ₂、VQ₄组成)的调制波u₁^*、u₂^*分别为：