本发明专利技术公开了一种基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，包括功率主电路和控制电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、双向开关电路与LCC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，与输入电源连接，所述LCC谐振电路设置在输出端，连接外部的HID灯具。所述功率主电路把电能从输入电源的工频市电变换成HID灯等照明适用的高频交流电。所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路。本发明专利技术结构简单，器件少而小，性能优越，只用一级功率变换电路直接把输入电源的工频市电变换成高频交流电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及HID灯等照明领域，特别涉及一种基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器。
技术介绍
HID灯由于显色性好、亮度高、节能效果好、透光性好等优点在照明领域得到广泛推广应用，但是为确保HID灯可靠工作，需要专用电子镇流器。但是，直到目前为止，市场上技术成熟的电子镇流器主要是两级结构和三级结构电路形式，先把输入的交流电变成直流电，再把直流电变换成交流电输出。前级电路是功率因数校正电路，把输入的交流电变成直流电，主要功能是实现输入电源侧高功率因数。后级电路是逆变电路，把直流电逆变成低频或高频交流电，输出满足HID灯照明所需要的交流电源。三级结构电路形式，是在上述前后级电路之间再加一级直流电压变换电路，实现输入和输出电压之间的匹配。由于多级电路结构形式，造成电子镇流器的电路结构复杂、成本高、效率较低，并且为了实现输入电源侧高功率因数，增加的功率因数校正电路还会带来FCC等电磁兼容问题。路秋生等在文献《高频交流电子镇流技术发展与应用》、徐晔在文献《新型HID灯电子镇流器的研究》分别介绍了几种单级电子镇流器，各有优缺点和用途，但是性能还不够完善。徐晔在文献《新型HID灯电子镇流器的研究》还提出了一种基于交流斩波技术的新型单级电子镇流器。该镇流器的功率开关管工作在硬开关，开关损耗大，功率因数低，谐波大，输出是低频断续方波或高频断续正弦波，存在输入电源电流过零时HID灯再点火，也会带来电磁兼容问题，且其斩波输出电压有效值低，仅可以用于小功率低电压的HPS，不能应用到大功率高电压的HPS，并且还需增加点火装置。
技术实现思路
有鉴于此，为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，结构简单，性能优越，能直接进行交交变频，只用一级功率变换电路就可以直接把输入的工频交流电变换成高频交流电，为HID灯照明提供适用的高频交流电源，同时满足HID灯自启动、输入电源侧高功率因数、整机高效率和满足FCC等电磁兼容的要求。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，包括功率主电路和控制电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、双向开关电路与LCC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，与输入电源连接，所述双向开关电路的输入端连接所述LC滤波电路，其输出端连接所述LCC谐振电路，所述LCC谐振电路设置在输出端，连接外部的HID灯具。所述双向开关电路由四个高频功率开关管构成，采用调频控制方法和合适的控制逻辑，控制所述四个高频功率开关管适时开通或关断，对输入电源斩波，给输出端LCC谐振电路供电，所述功率主电路以负载串联准谐振方式工作，使得功率开关管实现了软开关，降低了功率开关管在开关过程带来的电磁干扰，降低了电路开关损耗，提高整机效率。所述输出LCC谐振电路以准谐振方式工作，输出波形接近正弦波，频率单一，易于满足电磁兼容要求。所述输入端的LC滤波电路对后级电路的电流脉冲进行滤波，滤波电感中的电流连续，且跟随输入电压变化，实现输入电源侧功率因数接近于1。所述功率主电路完成把电能从输入电源的工频市电变成HID灯等照明适用的高频交流电。所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路。所述取样电路的输入端连接上述LCC谐振电路的输出端，所述取样电路的输出端连接调理电路，所述调理电路再连接单片机，所述单片机的输出端连接PFM产生电路的输入端，PFM产生电路的输出端连接逻辑电路，逻辑电路再连接驱动电路，驱动电路再与上述双向开关电路相连接。所述同步电路的输入端连接上述LC滤波电路，其输出端分别连接所述逻辑电路、PFM产生电路与单片机。所述辅助电源在输入LC滤波电路输出端的滤波电容上取电，输出电压供控制电路其他各部分使用，进一步减小辅助电源对输入电源的影响。所述同步电路完成对输入电源正半周和负半周的判别，给出同步信号。所述同步电路输出信号分别送到逻辑电路、PFM产生电路与单片机。所述取样电路的输入端连接所述LCC谐振电路，其输出端连接所述调理电路。灯电流用精密电阻取样，灯电压用电阻分压器取样。所述单片机完成系统管理和控制功能，对灯电流、灯电压的反馈信号采样、数字PI调节、比较等，输出PFM控制电压和灯状态信号。所述PFM产生电路接收来自单片机的PFM控制电压，受控产生、输出PFM信号。所述逻辑电路接受同步信号、PFM信号、灯状态信号等，输出四路驱动控制信号。逻辑电路可以由组合逻辑电路构成，或者是小规模逻辑电路构成。所述驱动电路把逻辑电路输出的四路驱动控制信号进行隔离、功率放大，去控制四个高频功率开关管适时开通或关断。本专利技术的工作流程包括四个工作阶段：准备阶段、启动阶段、预热阶段和照明阶段。准备阶段是镇流器上电到辅助电源输出电压稳定，输出“准备好”信号，协调各部分电路开始工作。启动阶段是LCC谐振电路受控工作在降频扫频模式，工作频率从高频向下逐步接近谐振频率，灯电压逐步升高，直到达到准谐振状态时灯电压足够高，足以使得灯两电极间击穿。接着进入预热阶段，采用恒电流控制方式，灯温度和亮度逐渐升高，灯电压逐渐升高，灯功率逐渐升高，直到灯功率等于额定功率，进入照明阶段。在照明阶段，采用恒功率控制方式，灯电压等于额定电压，灯功率等于额定功率，灯电流比预热阶段有所减小。本专利技术所采取的技术方案中，镇流器上电后先是准备阶段，四个功率开关管都处于截止状态，辅助电源先工作，直到辅助电源输出电压稳定时输出“准备好”信号，控制电路和开关电路才开始工作。在HID启动期间，镇流器降频扫频，工作频率从高逐步接近LCC高频谐振频率，HID两端电压逐步升高，直到HID两电极击穿。为尽量降低谐振电感上的耐压，与HID并联电容要远小于串联电容。HID启动后进入预热阶段，镇流器先以工作电流等于额定电流的恒流控制方式调频工作，此时灯电压逐步升高，灯功率逐步提高，直到灯功率达到额定功率值时，镇流器开始以恒功率控制方式或准恒流控制方式调频照明，此时灯功率等于额定功率，灯电压等于额定电压值，灯电流略小于额定电流。在HID寿命终本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，包括功率主电路和控制电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、双向开关电路与LCC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，与输入电源连接，所述双向开关电路的输入端连接所述LC滤波电路，其输出端连接所述LCC谐振电路，所述LCC谐振电路设置在输出端，连接外部的HID灯具；所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路，所述取样电路的输入端连接上述LCC谐振电路的输出端，所述取样电路的输出端连接调理电路，所述调理电路再连接单片机，所述单片机的输出端连接PFM产生电路的输入端，所述PFM产生电路的输出端连接逻辑电路，所述逻辑电路再连接驱动电路，驱动电路再与上述双向开关电路相连接，所述同步电路的输入端连接上述LC滤波电路，其输出端分别连接所述逻辑电路、PFM产生电路与单片机。
【技术特征摘要】
1.基于双向BUCK功率因数校正和LCC高频谐振软开关技术的
单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，包括功率主电路和控制
电路，所述功率主电路是一个双向BUCK电路拓扑，由LC滤波电路、
双向开关电路与LCC谐振电路组成，所述LC滤波电路设置在输入端，
与输入电源连接，所述双向开关电路的输入端连接所述LC滤波电路，
其输出端连接所述LCC谐振电路，所述LCC谐振电路设置在输出端，
连接外部的HID灯具；
所述控制电路包括辅助电源、同步电路、取样电路、调理电路、单
片机、PFM产生电路、逻辑电路与驱动电路，所述取样电路的输入端
连接上述LCC谐振电路的输出端，所述取样电路的输出端连接调理电
路，所述调理电路再连接单片机，所述单片机的输出端连接PFM产生
电路的输入端，所述PFM产生电路的输出端连接逻辑电路，所述逻辑
电路再连接驱动电路，驱动电路再与上述双向开关电路相连接，所述同
步电路的输入端连接上述LC滤波电路，其输出端分别连接所述逻辑电
路、PFM产生电路与单片机。
2.根据权利要求1所述的基于双向BUCK功率因数校正和LCC高
频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，所
述双向开关电路由四个高频功率开关管构成，采用调频控制和合适的控
制逻辑，控制所述四个高频功率开关管适时开通或关断，对输入电源斩
波，给输出LCC谐振电路供电。
3.根据权利要求1或2所述的基于双向BUCK功率因数校正和LCC
高频谐振软开关技术的单相单级HID高频电子镇流器，其特征在于，
本...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国安，
申请(专利权)人：武汉鑫双易科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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