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1、采用超高频点灯克服金卤灯声谐振问题的电子镇流器研究引言电子镇流器相对于传统的电感式镇流器，具有工作电压范围宽、体积小、重量轻、无频闪、无噪声、效率高等众多优点，在荧光灯领域已经得到了成功应用。但是，对于高强度气体放电灯，尤其是金属卤化物灯，由于其在高频工作方式下存在声谐振的问题，因此到目前为止依然难以得到大规模的推广应用。针对声谐振的问题，众多学者进行了深入的研究，提出了一些解决的方案，主要有：低频方波点灯方案；灯电流灯电压反馈控制方案；扫频控制与超高频点灯方案。目前比较成熟可靠的是低频方波点灯电子镇流器，在道路照明或汽车头灯领域的金卤灯电子镇流器大都采用这一控制方式；它的特点是逆变级工作频率
2、在几百 Hz，避开了声谐振频率的下限值。 由于低频方波电子镇流器往往采用三级电路，同时逆变级为全桥结构，因而成本高，体积大，容易产生噪声问题。如果将逆变级的工作频率提高到声谐振上限频率之上，也可以有效地避免声谐振的问题。对于功率较高、电弧管尺寸较大的HID 灯，一般认为工作频率在150kHz 以上就可以避免声谐振的发生；对于小功率、电弧管尺寸小的 HID 灯，上限频率要提高到几百 kHz 才行。当逆变级工作频率为几百 kHz 时，可使无源元件体积减小、成本降低、而且可以避免音频噪声。合理设计电路的工作点，采用软开关方式，可以克服高频工作时的 EMI 干扰与损耗的问题。本文提出了一种设计超高频金
3、卤灯电子镇流器的方法，给出了其仿真波形。样机试验结果表明超高频工作方式可以成功地解决金卤灯声谐振的问题。 1 参数计算大功率电子镇流器一般都包括 PFC级与逆变级两级电路。经过功率因数校正级后，入端功率因数可达 0.99 以上，同时使后级直流母线电压维持在 400V。逆变级采用半桥电路，如图1 所示，其中Igniter为脉冲点火器。如果电容C很大，可以将其视为仅起隔直作用。图2是当 L=32 H，C=1F 时，用 Pspice 仿真得到的开关管电压波形与负载电流波形。可以看出，开关管在负载电流最大时关断，这时关断损耗最大。在 300kHz 的工作频率下， MOS管会产生很大的开关损耗。合理地选
4、择 LCR电路的 Q值与工作频率，使其在串联谐振方式下工作，可以有效地减小高频开关损耗，改善开关波形，进而降低 EMI 噪声。 LCR串联谐振电路参数设计如下。 LC谐振电路的品质因数 Q，电路工作频率 fw，特征频率 fo ，金卤灯等效电阻 R，等效负载电路如图 3 所示。 LCR等效导纳 Y( ) 为引言电子镇流器相对于传统的电感式镇流器，具有工作电压范围宽、体积小、重量轻、无频闪、无噪声、效率高等众多优点，在荧光灯领域已经得到了成功应用。但是，对于高强度气体放电灯，尤其是金属卤化物灯，由于其在高频工作方式下存在声谐振的问题，因此到目前为止依然难以得到大规模的推广应用。针对声谐振的问题，众
5、多学者进行了深入的研究，提出了一些解决的方案，主要有：低频方波点灯方案；灯电流灯电压反馈控制方案；扫频控制与超高频点灯方案。目前比较成熟可靠的是低频方波点灯电子镇流器，在道路照明或汽车头灯领域的金卤灯电子镇流器大都采用这一控制方式；它的特点是逆变级工作频率在几百 Hz，避开了声谐振频率的下限值。 由于低频方波电子镇流器往往采用三级电路，同时逆变级为全桥结构，因而成本高，体积大，容易产生噪声问题。如果将逆变级的工作频率提高到声谐振上限频率之上，也可以有效地避免声谐振的问题。对于功率较高、电弧管尺寸较大的 HID 灯，一般认为工作频率在 150kHz 以上就可以避免声谐振的发生；对于小功率、电弧管
6、尺寸小的HID 灯，上限频率要提高到几百 kHz 才行。当逆变级工作频率为几百kHz 时，可使无源元件体积减小、成本降低、而且可以避免音频噪声。合理设计电路的工作点，采用软开关方式，可以克服高频工作时的EMI干扰与损耗的问题。本文提出了一种设计超高频金卤灯电子镇流器的方法，给出了其仿真波形。样机试验结果表明超高频工作方式可以成功地解决金卤灯声谐振的问题。 1 参数计算大功率电子镇流器一般都包括 PFC级与逆变级两级电路。经过功率因数校正级后，入端功率因数可达 0.99 以上，同时使后级直流母线电压维持在 400V。逆变级采用半桥电路，如图1 所示，其中Igniter为脉冲点火器。如果电容 C很大，可以将其视为仅起隔直作用。图 2 是当L=32H， C=1F 时，用 Pspice 仿真得到的开关管电压波形与负载电流波形。可以看出，开关管在负载电流最大时关断，这时关断损耗最大。在 300kHz 的工作频率下， MOS管会产生很大的开关损耗。合理地选择 LCR电路的 Q值与工作频率，使其在串联谐振方式下工作，可以有效地减小高频开关损耗，改善开关波形，进而降低 EMI 噪声。LCR串联谐振电路参数设计如下。LC 谐振电路的品质因数 Q，电路工作频率 fw ，特征频率 fo ，金卤灯等效电阻 R，等效负载电路如图 3 所示。LCR等效导纳 Y( ) 为