专利名称：高压钠灯电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于高压钠灯的电子镇流器，尤其是可用于250V瓦高压钠灯的电子镇流器。
250瓦高压钠灯现采用电感式镇流器，由于其体积笨重，铜、铁损耗大无功损耗大，线路功率因数低(仅能达到0.6)。且当电源电压低于180伏时，钠灯很难启动。此外，电感式镇流器会发出讨厌的“翁翁”声，令人心烦意乱。它工作时，感性器件带来很大的无功功率，在线路上造成无功损耗。
本实用新型的目的是设计一种电子镇流器，使高压钠灯在使用时能节省电能，低压启动性能好，提高工率因数等，克服现有电感式镇流器的不足。
实现上述目的主要技术方案是一种高压钠灯电子镇流器，其特征在于交流输入经防辐射干扰网络EMI滤波器后，与全波整流器、有源功率因数控制器(APFC)、DC滤波器、DC/AC逆变器、触发器顺序连接，然后接灯管；另外，有源功率因数控制器(APFC)另一路经全波整流滤波电路，自激触发器接DC/AC逆变器。
该电子式镇流器，其线路功率因数理论上可接近于1，实际上已达到0.99。当电源电压降低到160V左右时，钠灯照样启动。并且电子式镇流器的重量是电感式镇流器的1/3——1/2，体积也小于电感式镇流器，根据大量的调查研究，从使用角度出发电子式镇流器在以下5个方面优于电感式镇流器①节电方面，与电感式镇流器相比，节电是电子式镇流器最显著的优点，本电子镇流器，额定功率250瓦，本身功耗不到3瓦，灯具总有功功率253瓦，由于钠灯两端加的是高频高压电，钠灯的光输出增强，光通量比电感式镇流器高出至少10％，折合成瓦数为25瓦，因此节电率为23.5％。另外，电子镇流器工作时，对线路呈现出容性工作状态，改善了线路的功率因数。因此，电子式镇流器的节电率不会少于25％。
②低压启动性能好。城市照明在夜间，每当用电负荷高峰时，由于线损，线路电压相对较低，当低于180伏时，电感式镇流器处于熄灭电压的边缘，因此钠灯不能点亮，而电子式镇流器，即使在160伏时，亦能很好的点燃灯管。
③功率因数高。电感镇流器是由铁芯和线圈组成的感性元件，功率因数一般为0.4～0.6。而电子式镇流器由于采用了APFC(有源功率因数较正)技术，功率因数接近于1。
④体积小，重量轻，安装方便。电感式镇流器由于使用了铁芯和线圈，有较大的铁损和铜损，温升较高，体积不可能做得很小。而电子式镇流器，由于本身由分立元件组成，器件消耗功率小温升很小，所以体积小，重量轻。
⑤另外电子式镇流器较电感式镇流器更能适应劣质电源电感式镇流器，由于铁芯磁化曲线的非线性，它的阻抗亦是非线性，当电源幅度波动，或电源频率波动时，电感式镇流器的阻抗亦随之变化。钠灯的端电压也随之发生变化，可造成钠灯光输出的变化。而电子式镇流器由于将工频电源变成了高频电源，以及采用了稳压等保护措施，故能维持钠灯端电压基本不变。
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的具体电路图。
图3是有源功率因数控制器(APFC)的原理图。
图4是MOSFET栅极驱动电压、电感电流、输入电压和整流电流的波形图。
如图1、图2所示，交流220伏电压经防辐射干扰网络EMI后，由全桥进行全波整流，形成脉动直流电压，该电压经APFC(有源功率因数较正)的DC-DC升压变换，可得到400伏的低脉动系数的直流电压。由于APFC的作用，输入交流电压和电流基本同相，没有相位差，大大改善了电子镇流器的功率因数。在APFC工作阶段，经L3、V6、R6、C9、R12，形成另一路直流电压，供IC2(IR2155)使用。DC/AC逆变器的作用是在触发脉冲的作用下，将400伏的直流电压逆变为方波输出。再经驱动电路形成的3KV的电压作用于高压钠灯上，使钠灯点燃。
关于EMI滤波器，输入端C1-C4,L1组成防电磁干扰滤波器。作用有2点一是将镇流器对电网中的其它电设备的干扰减到有关标准所许可的水平以下，二是防止其它电器设备对镇流器造成干扰。
关于桥式全波镇波器V1-V4，它将50Hz的输入交流电压整流成100Hz的脉动直流。供APFC用。
关于有源功率因数校正(APFC)本电子镇流器中，使用了美国MOTOROLA公司的通用型功率因数控制集成块，型号MC33262，这是一种包括“零电流检测”在内的“电感式电流断续模式、峰值电流检测、升压式的双列直插式IC，目的是使进入电子镇流器的电压和电流同相，改善线路功率功率因数。工作过程描述如下如图3、图4，电子镇流器加电后，交流电压经整流后的100Hz脉动电压(纯正弦)经R3向C6充电，当C6上的电压达到门限电压时，IC1被启动，另外该脉动电压由R1和R2组成的分压器分压后，从IC1的第7脚进入。构成内部“乘法器”的一路输入。“乘法器”的另一路输入为输出电压V0(约400V)、经R7、R8分压后由R8进入IC1的第1脚，作为“误差放大器”的反相输入，与“基准电压”比较后，输出到“乘法器”。按照乘法器的特性，它的输出电压为V输出=KV1V2，取决两电压的乘积。该电压控制着“电流敏感比较器”的门限电压，如果此时V10的源极电流由R6采样后的电压(由IC1的第4脚输入)大于由乘法器送过来的门限电压，那末“电流敏感比较器”输出一个信号进入RS闩锁逻辑，使MOSFET关闭，电感电流IL降到零。一旦IL降到零，“零电流检测器”检测到该状态后使RS闩锁翻转，翻转的结果V10导通。V10导通后，电感电流IL随着脉动半波电压急剧上升。当到达峰值时，R6采样后又进入“电流敏感比较器”再次使V10关闭，重复以上过程。
从以上过程可以看出，IC1的7脚不断地送出开关信号，V8就不停地“开”和“闭”，电感电流IL就不断地形成尖三角波，半个周期内的平均电流就是正弦电流。该电流和输入交流电压基本同相，达到改善相位差的作用(见图4)。
关于自激式高频振荡，半桥式DC/AC逆变，本电子镇流器使用了IC2(IR2155)为高频振荡源，振荡频率由R12、R13、R16决定，计算公式如下fosc=1/1.4RTCT，振荡后高频开关电压由IC2的5脚和7脚轮流输出给开关管V16,V17，这样就把幅值为400伏的直流电压变换为高频方波。
由于半桥输出脉冲方波，L8传感高频电压，经V15、V19、R20-R22整流滤波加至V17的基极，使V17由截止变为导通，集电极电位降至双向触发二极管V16的雪崩P击穿电压以下。V16阻断，V14关断，于是在L5两端生成一个幅值达3KV以上的高压脉冲，使钠灯点燃。
为保证电子式镇流器高的功率因数，本镇流器用了APFC(有源功率因数校正)技术，使镇流器中电流波形基本实现正弦化，而且与电压基本相同。因此电子镇流器的功率因数趋近于1。大大降低了无功损耗，达到节电目的。
鉴于钠灯的功率比较大，因此本电子镇流器对输入电流谐波，射频干扰和电磁辐射等设置了抑制网络。
由于本电子镇流器未级高频变换级，电流大，电压高，工作状态易受外界干扰，因此本变换部分将振荡部份单独设一振荡器，改成它激式振荡电路，振荡部分和变换部分的耦合相对减弱，因而工作状态比较稳定，频率稳定度有所提高。
权利要求1.一种高压钠灯电子镇流器，其特征在于交流输入经防辐射干扰网络EMI滤波器后，与全波整流器、有源功率因数控制器(APFC)、DC滤波器、DC/AC逆变器、触发器顺序连接，然后接灯管；另外，有源功率因数控制器(APFC)另一路经全波整流滤波电路，自激触发器接DC/AC逆变器。
专利摘要本实用新型一种高压钠灯电子镇流器,其特征在于:交流输入经防辐射干扰网络EMI滤波器后,与全波整流器、有源功率因数控制器(APFC)、DC滤波器、DC/AC逆变器、触发器顺序连接,然后接灯管;另外,有源功率因数控制器(APFC)另一路经全波整流滤波电路,自激触发器接DC/AC逆变器。具有节能,低压启动性能好,功率因数高,体积小等优点,尤其适用于250瓦高压钠灯。
文档编号H05B41/288GK2414583SQ00209920
公开日2001年1月10日 申请日期2000年4月25日 优先权日2000年4月25日
发明者郭建 申请人:郭建