一种小功率金卤灯用电子镇流器的设计方案

1 引言

高强度气体放电灯，如汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯，在室外照明中已获得了广泛的应用。这类灯功率大，发热量大，所用的镇流器和触发器，通常都和灯管分开安装。但对于功率小，发热量低，亮度足够强，且需要镇流器、触发器同灯管尽量靠近安装的应用场合，现行的大功率高强度气体放电灯及其所用的镇流器就难以满足此项要求。

本文介绍一种小功率(35W左右)金卤灯用电子镇流器的设计方案，其采用有源功率因数校正技术使功率因数接近于1.这大大减小了镇流器中同线路功率因数有关的损耗。该电子镇流器工作频率为44kHz左右，用小型低耗的变压器构成一种独特的起动电路,可产生6000V的脉冲电压，足以点亮金卤灯。由于整个镇流器线路简单，工作效率高，可安装得紧凑些同金卤灯构成一体。

2 系统设计原理框图

图1为该电子镇流器的原理框图。来自电网的220V/50Hz交流电经过整流和功率因数校正后，变成300V左右的直流电压，经过DC/AC高频变换器产生44kHz左右的高频电压输出，同时该直流电压还供给起动电路，它为金卤灯及镇流阻抗提供约6000V的起动脉冲电压。从DC/AC变换电路输出的44kHz高频电压接到金卤灯的管脚1,而从起动电路输出的高压脉冲接到灯的管脚2.在灯管脚两端还接着滤波电容C30.控制电路为上述电路提供开关控制信号，温度监控信号和异常状态保护信号。

图1:电子镇流器的原理框图

2.1 功率因数校正电路设计

图2为图1中功率因数校正电路(PFC)的简化电路。它对图1的输入交流电压进行整流和调节。该PFC电路包括浪涌电流抑制电路，全波整流桥，滤波电路，扼流电感L1,PFC集成块(N1)，场效应晶体管MOSFET(Q1)，输出滤波和反馈网络以及由若干个电阻、电容及二极管组成的网络。该PFC电路把220V/50Hz交流电压变成DC电压，其线路输入功率因数接近于1.桥式整流电路的输出从X6处接到控制电路，经变换后为其提供12VDC电压。

图2:功率因数校正电路PFC

经滤波后的直流电压接到扼流电感L1,该电感和Q1(由芯片N1驱动)以及滤波电容C1一起把线路输入功率因数提高到接近于1.

2.2 DC/AC高频变换电路设计

图3为DC/AC高频变换电路。该变换电路中采功率因数校正芯片N1,接收来自电阻R3和R4连接点处的反馈信号，电阻R3和R4同电容C2一起组成输出滤波电路，完成谐波校正。经滤波后的输出电压VCC通过端子X2,供给DC/AC变换电路(图3)。

图3:DC/AC高频变换电路

如果出现过温或过流，就被相应的部件检测出，送到控制电路(图5)，使电路中的Q5导通，从而使供到集成块N1及N2上的15VDC电压切断，集成块N1及N2停止工作，最终使整个系统关闭。

2.3 起动电路设计