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采用超高頻點(diǎn)燈克服金鹵燈聲諧振問(wèn)題的電子鎮(zhèn)流器研究

時(shí)間:2023-05-01 12:35:03 電子通信論文 我要投稿
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采用超高頻點(diǎn)燈克服金鹵燈聲諧振問(wèn)題的電子鎮(zhèn)流器研究

摘要:采用超高頻點(diǎn)燈的電子鎮(zhèn)流器可以有效地克服高強(qiáng)度氣體放電燈尤其是金鹵燈所固有的聲諧振問(wèn)題。提出了一套設(shè)計(jì)負(fù)載電路參數(shù)的方案。合理地選擇電路參數(shù),使其在諧振方式下工作,可以有效地降低電路損耗。

    關(guān)鍵詞:超高頻;電子鎮(zhèn)流器;高強(qiáng)度氣體放電燈;聲諧振

采用超高頻點(diǎn)燈克服金鹵燈聲諧振問(wèn)題的電子鎮(zhèn)流器研究

引言

電子鎮(zhèn)流器相對(duì)于傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器,具有工作電壓范圍寬、體積小、重量輕、無(wú)頻閃、無(wú)噪聲、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn),在熒光燈領(lǐng)域已經(jīng)得到了成功應(yīng)用。但是,對(duì)于高強(qiáng)度氣體放電燈,尤其是金屬鹵化物燈,由于其在高頻工作方式下存在聲諧振的問(wèn)題,因此到目前為止依然難以得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

針對(duì)聲諧振的問(wèn)題,眾多學(xué)者進(jìn)行了深入的研究,提出了一些解決的方案,主要有:低頻方波點(diǎn)燈方案;燈電流燈電壓反饋控制方案;掃頻控制與超高頻點(diǎn)燈方案。目前比較成熟可靠的是低頻方波點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器,在道路照明或汽車頭燈領(lǐng)域的金鹵燈電子鎮(zhèn)流器大都采用這一控制方式;它的特點(diǎn)是逆變級(jí)工作頻率在幾百Hz,避開了聲諧振頻率的下限值。

    由于低頻方波電子鎮(zhèn)流器往往采用三級(jí)電路,同時(shí)逆變級(jí)為全橋結(jié)構(gòu),因而成本高,體積大,容易產(chǎn)生噪聲問(wèn)題。

如果將逆變級(jí)的工作頻率提高到聲諧振上限頻率之上,也可以有效地避免聲諧振的問(wèn)題。對(duì)于功率較高、電弧管尺寸較大的HID燈,一般認(rèn)為工作頻率在150kHz以上就可以避免聲諧振的發(fā)生;對(duì)于小功率、電弧管尺寸小的HID燈,上限頻率要提高到幾百kHz才行。

當(dāng)逆變級(jí)工作頻率為幾百kHz時(shí),可使無(wú)源元件體積減小、成本降低、而且可以避免音頻噪聲。合理設(shè)計(jì)電路的工作點(diǎn),采用軟開關(guān)方式,可以克服高頻工作時(shí)的EMI干擾與損耗的問(wèn)題。

本文提出了一種設(shè)計(jì)超高頻金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的方法,給出了其仿真波形。樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明超高頻工作方式可以成功地解決金鹵燈聲諧振的問(wèn)題。

1 參數(shù)計(jì)算

大功率電子鎮(zhèn)流器一般都包括PFC級(jí)與逆變級(jí)兩級(jí)電路。經(jīng)過(guò)功率因數(shù)校正級(jí)后,入端功率因數(shù)可達(dá)0.99以上,同時(shí)使后級(jí)直流母線電壓維持在400V。

逆變級(jí)采用半橋電路,如圖1所示,其中Igniter為脈沖點(diǎn)火器。

如果電容C很大,可以將其視為僅起隔直作用。圖2是當(dāng)L=32μH,C=1μF時(shí),用Pspice仿真得到的開關(guān)管電壓波形與負(fù)載電流波形?梢钥闯,開關(guān)管在負(fù)載電流最大時(shí)關(guān)斷,這時(shí)關(guān)斷損耗最大。在300kHz的工作頻率下,MOS管會(huì)產(chǎn)生很大的開關(guān)損耗。

合理地選擇LCR電路的Q值與工作頻率,使其在串聯(lián)諧振方式下工作,可以有效地減小高頻開關(guān)損耗,改善開關(guān)波形,進(jìn)而降低EMI噪聲。

LCR串聯(lián)諧振電路參數(shù)設(shè)計(jì)如下。

LC諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q,電路工作頻率fw,特征頻率fo,金鹵燈等效電阻R,等效負(fù)載電路如圖3所示。

LCR等效導(dǎo)納Y(ω)為

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