本發明專利技術公開了一種基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，包括功率主電路和控制電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，與輸入電源連接，所述LCC諧振電路設置在輸出端，連接外部的HID燈具。所述功率主電路把電能從輸入電源的工頻市電變換成HID燈等照明適用的高頻交流電。所述控制電路包括輔助電源、同步電路、取樣電路、調理電路、單片機、PFM產生電路、邏輯電路與驅動電路。本發明專利技術結構簡單，器件少而小，性能優越，只用一級功率變換電路直接把輸入電源的工頻市電變換成高頻交流電。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及HID燈等照明領域，特別涉及一種基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器。
技術介紹
HID燈由于顯色性好、亮度高、節能效果好、透光性好等優點在照明領域得到廣泛推廣應用，但是為確保HID燈可靠工作，需要專用電子鎮流器。但是，直到目前為止，市場上技術成熟的電子鎮流器主要是兩級結構和三級結構電路形式，先把輸入的交流電變成直流電，再把直流電變換成交流電輸出。前級電路是功率因數校正電路，把輸入的交流電變成直流電，主要功能是實現輸入電源側高功率因數。后級電路是逆變電路，把直流電逆變成低頻或高頻交流電，輸出滿足HID燈照明所需要的交流電源。三級結構電路形式，是在上述前后級電路之間再加一級直流電壓變換電路，實現輸入和輸出電壓之間的匹配。由于多級電路結構形式，造成電子鎮流器的電路結構復雜、成本高、效率較低，并且為了實現輸入電源側高功率因數，增加的功率因數校正電路還會帶來FCC等電磁兼容問題。路秋生等在文獻《高頻交流電子鎮流技術發展與應用》、徐曄在文獻《新型HID燈電子鎮流器的研究》分別介紹了幾種單級電子鎮流器，各有優缺點和用途，但是性能還不夠完善。徐曄在文獻《新型HID燈電子鎮流器的研究》還提出了一種基于交流斬波技術的新型單級電子鎮流器。該鎮流器的功率開關管工作在硬開關，開關損耗大，功率因數低，諧波大，輸出是低頻斷續方波或高頻斷續正弦波，存在輸入電源電流過零時HID燈再點火，也會帶來電磁兼容問題，且其斬波輸出電壓有效值低，僅可以用于小功率低電壓的HPS，不能應用到大功率高電壓的HPS，并且還需增加點火裝置。
技術實現思路
有鑒于此，為克服現有技術的不足，本專利技術提供一種基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，結構簡單，性能優越，能直接進行交交變頻，只用一級功率變換電路就可以直接把輸入的工頻交流電變換成高頻交流電，為HID燈照明提供適用的高頻交流電源，同時滿足HID燈自啟動、輸入電源側高功率因數、整機高效率和滿足FCC等電磁兼容的要求。為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，包括功率主電路和控制電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，與輸入電源連接，所述雙向開關電路的輸入端連接所述LC濾波電路，其輸出端連接所述LCC諧振電路，所述LCC諧振電路設置在輸出端，連接外部的HID燈具。所述雙向開關電路由四個高頻功率開關管構成，采用調頻控制方法和合適的控制邏輯，控制所述四個高頻功率開關管適時開通或關斷，對輸入電源斬波，給輸出端LCC諧振電路供電，所述功率主電路以負載串聯準諧振方式工作，使得功率開關管實現了軟開關，降低了功率開關管在開關過程帶來的電磁干擾，降低了電路開關損耗，提高整機效率。所述輸出LCC諧振電路以準諧振方式工作，輸出波形接近正弦波，頻率單一，易于滿足電磁兼容要求。所述輸入端的LC濾波電路對后級電路的電流脈沖進行濾波，濾波電感中的電流連續，且跟隨輸入電壓變化，實現輸入電源側功率因數接近于1。所述功率主電路完成把電能從輸入電源的工頻市電變成HID燈等照明適用的高頻交流電。所述控制電路包括輔助電源、同步電路、取樣電路、調理電路、單片機、PFM產生電路、邏輯電路與驅動電路。所述取樣電路的輸入端連接上述LCC諧振電路的輸出端，所述取樣電路的輸出端連接調理電路，所述調理電路再連接單片機，所述單片機的輸出端連接PFM產生電路的輸入端，PFM產生電路的輸出端連接邏輯電路，邏輯電路再連接驅動電路，驅動電路再與上述雙向開關電路相連接。所述同步電路的輸入端連接上述LC濾波電路，其輸出端分別連接所述邏輯電路、PFM產生電路與單片機。所述輔助電源在輸入LC濾波電路輸出端的濾波電容上取電，輸出電壓供控制電路其他各部分使用，進一步減小輔助電源對輸入電源的影響。所述同步電路完成對輸入電源正半周和負半周的判別，給出同步信號。所述同步電路輸出信號分別送到邏輯電路、PFM產生電路與單片機。所述取樣電路的輸入端連接所述LCC諧振電路，其輸出端連接所述調理電路。燈電流用精密電阻取樣，燈電壓用電阻分壓器取樣。所述單片機完成系統管理和控制功能，對燈電流、燈電壓的反饋信號采樣、數字PI調節、比較等，輸出PFM控制電壓和燈狀態信號。所述PFM產生電路接收來自單片機的PFM控制電壓，受控產生、輸出PFM信號。所述邏輯電路接受同步信號、PFM信號、燈狀態信號等，輸出四路驅動控制信號。邏輯電路可以由組合邏輯電路構成，或者是小規模邏輯電路構成。所述驅動電路把邏輯電路輸出的四路驅動控制信號進行隔離、功率放大，去控制四個高頻功率開關管適時開通或關斷。本專利技術的工作流程包括四個工作階段：準備階段、啟動階段、預熱階段和照明階段。準備階段是鎮流器上電到輔助電源輸出電壓穩定，輸出“準備好”信號，協調各部分電路開始工作。啟動階段是LCC諧振電路受控工作在降頻掃頻模式，工作頻率從高頻向下逐步接近諧振頻率，燈電壓逐步升高，直到達到準諧振狀態時燈電壓足夠高，足以使得燈兩電極間擊穿。接著進入預熱階段，采用恒電流控制方式，燈溫度和亮度逐漸升高，燈電壓逐漸升高，燈功率逐漸升高，直到燈功率等于額定功率，進入照明階段。在照明階段，采用恒功率控制方式，燈電壓等于額定電壓，燈功率等于額定功率，燈電流比預熱階段有所減小。本專利技術所采取的技術方案中，鎮流器上電后先是準備階段，四個功率開關管都處于截止狀態，輔助電源先工作，直到輔助電源輸出電壓穩定時輸出“準備好”信號，控制電路和開關電路才開始工作。在HID啟動期間，鎮流器降頻掃頻，工作頻率從高逐步接近LCC高頻諧振頻率，HID兩端電壓逐步升高，直到HID兩電極擊穿。為盡量降低諧振電感上的耐壓，與HID并聯電容要遠小于串聯電容。HID啟動后進入預熱階段，鎮流器先以工作電流等于額定電流的恒流控制方式調頻工作，此時燈電壓逐步升高，燈功率逐步提高，直到燈功率達到額定功率值時，鎮流器開始以恒功率控制方式或準恒流控制方式調頻照明，此時燈功率等于額定功率，燈電壓等于額定電壓值，燈電流略小于額定電流。在HID壽命終本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，其特征在于，包括功率主電路和控制電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，與輸入電源連接，所述雙向開關電路的輸入端連接所述LC濾波電路，其輸出端連接所述LCC諧振電路，所述LCC諧振電路設置在輸出端，連接外部的HID燈具；所述控制電路包括輔助電源、同步電路、取樣電路、調理電路、單片機、PFM產生電路、邏輯電路與驅動電路，所述取樣電路的輸入端連接上述LCC諧振電路的輸出端，所述取樣電路的輸出端連接調理電路，所述調理電路再連接單片機，所述單片機的輸出端連接PFM產生電路的輸入端，所述PFM產生電路的輸出端連接邏輯電路，所述邏輯電路再連接驅動電路，驅動電路再與上述雙向開關電路相連接，所述同步電路的輸入端連接上述LC濾波電路，其輸出端分別連接所述邏輯電路、PFM產生電路與單片機。
【技術特征摘要】
1.基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高頻諧振軟開關技術的
單相單級HID高頻電子鎮流器，其特征在于，包括功率主電路和控制
電路，所述功率主電路是一個雙向BUCK電路拓撲，由LC濾波電路、
雙向開關電路與LCC諧振電路組成，所述LC濾波電路設置在輸入端，
與輸入電源連接，所述雙向開關電路的輸入端連接所述LC濾波電路，
其輸出端連接所述LCC諧振電路，所述LCC諧振電路設置在輸出端，
連接外部的HID燈具；
所述控制電路包括輔助電源、同步電路、取樣電路、調理電路、單
片機、PFM產生電路、邏輯電路與驅動電路，所述取樣電路的輸入端
連接上述LCC諧振電路的輸出端，所述取樣電路的輸出端連接調理電
路，所述調理電路再連接單片機，所述單片機的輸出端連接PFM產生
電路的輸入端，所述PFM產生電路的輸出端連接邏輯電路，所述邏輯
電路再連接驅動電路，驅動電路再與上述雙向開關電路相連接，所述同
步電路的輸入端連接上述LC濾波電路，其輸出端分別連接所述邏輯電
路、PFM產生電路與單片機。
2.根據權利要求1所述的基于雙向BUCK功率因數校正和LCC高
頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，其特征在于，所
述雙向開關電路由四個高頻功率開關管構成，采用調頻控制和合適的控
制邏輯，控制所述四個高頻功率開關管適時開通或關斷，對輸入電源斬
波，給輸出LCC諧振電路供電。
3.根據權利要求1或2所述的基于雙向BUCK功率因數校正和LCC
高頻諧振軟開關技術的單相單級HID高頻電子鎮流器，其特征在于，
本...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張國安，
申請(專利權)人：武漢鑫雙易科技開發有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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