高压钠灯电子镇流器的设计

600W高压钠灯电子镇流器的研制高压钠灯（HPSL）是一种性能优异的高强度气体放电灯（HIDL），其优点是光效高、寿命长、光色好，所以应用广泛。

与所有的气体放电电光源一样，高压钠灯呈负V－I特性，需要镇流器来抑制灯电流，而且启动时需要5～20kV的气体击穿电压。

传统的电感镇流器体积大，功率因数低（只能达到0.3～0.4），而且对电网电压波动的适应能力不强，所以，研制性价比较高的电子镇流器以取代电感镇流器是大势所趋。

现已研制的高压钠灯电子镇流器大都是高频电子镇流器，在高频状态下，高压钠灯容易熄弧，并存在声共振问题。

为避免声共振，现已研制的600W高压钠灯高频电子镇流器采用了频率调制技术，使高压钠灯的电流工作频率时刻围绕中心频率上下变化。

启动部分采用LC串联谐振电路产生高压，简单可靠。

1 整体控制策略　电路原理框图如图1所示。

主电路分为两级，第一级为整流及有源功率因数校正电路（AP FC），第二级为逆变电路。

可以看出，电子镇流器实质上是一个典型的AC/DC/AC变换电路。

辅助电源由UC3844组成的单端反激式电源构成，输出电压18V给芯片供电。

图1 600W电子镇流器整体结构图2 整流和APFC部分　交流电经二极管整流，虽然输入电压是正弦的，但输入电流却严重畸变，效率很低，大量使用会给电网造成严重危害，同时输入电流谐波生成的噪声也会影响电路运行。

APFC能使电路输入功率因数提高到0.95以上，使输入电流基本为正弦波，谐波含量大大减少。

本文采用F AN7527B控制的Boost电路作为APFC电路如图2所示。

FAN7527B是Fairchild Semiconductor 公司生产的简单高效的功率因数校正器，内含R/C滤波器，故外围电路不需接R/C滤波器。

变压器T1副边有两个作用：给芯片供电，同时作为电流过零的检测信号。

此芯片采用电压电流双闭环控制，内环使用电流断续不定频率模式控制。

电压检测信号（脚1）和同步信号（脚3）相乘作为电流给定，R5为电流检测电阻。

毕业设计智能型钠灯电子镇流器设计引言：随着科技的不断发展和社会的进步，能源资源的短缺和环境污染的问题日益突出。

智能节能技术成为当前重要的研究方向之一、而智能型钠灯电子镇流器正是一种能够实现钠灯的高效节能的技术装置。

本文将对智能型钠灯电子镇流器的设计进行详细探讨。

一、钠灯电子镇流器的基本原理钠灯电子镇流器是一种能够调控电流和电压的电子装置，主要由功率电子元件、控制电路和滤波电路三部分组成。

它主要通过改变电源电压的频率和减少谐波电流来控制灯的亮度和工作状态。

二、智能型钠灯电子镇流器的设计要点1.电源电压的设计：根据钠灯的工作电压范围来选择合适的电源电压，确保钠灯稳定工作，并将功率损耗降到最低，减少能源浪费。

2.电流控制电路的设计：采用复杂的电流反馈控制算法，根据光线的实际需要实时调整钠灯的亮度，节能降耗。

3.谐波滤波电路的设计：引入合适的滤波电路，减少谐波电流对电力网的干扰，保证稳定运行。

4.温度保护电路的设计：对钠灯电子镇流器进行温度监测，当温度过高时，及时采取措施降低电流和电压，保护电子元件的安全运行。

三、智能型钠灯电子镇流器的优点1.高效节能：智能型钠灯电子镇流器能够根据实际光线需求调整灯的亮度，减少能源浪费，提高能源利用率。

2.长寿命：智能型钠灯电子镇流器采用先进的控制电路和保护电路，能够对钠灯进行有效的保护，延长钠灯的使用寿命。

3.环保节能：智能型钠灯电子镇流器减少了谐波电流对电力网的干扰，减轻了对环境的污染。

4.智能控制：智能型钠灯电子镇流器能够实时监测钠灯的工作状态，并进行智能调控，提高灯的亮度和工作效果。

四、智能型钠灯电子镇流器的应用前景随着绿色环保的理念的不断深入人心，智能型钠灯电子镇流器将会被广泛应用于城市道路照明、公共建筑照明和工业照明等领域。

它不仅能够提高能源利用率和环保性能，还能够降低系统的维护成本和能源支出。

结论：智能型钠灯电子镇流器的设计对于提高灯的亮度、节能降耗、减少能源浪费、保护环境具有重要意义。

高压钠灯电子镇流器的研制摘要高压钠灯电子镇流器相比于电感式镇流器具有许多优势，但众多的设计方法难以达到实用。

介绍了采用美国公司的专用芯片2305设计的高压钠灯电子镇流器，并描述了其原理和方法。

关键词绿色照明；高压钠灯；功率因素；恒功率引言高压钠灯[1]是高强度放电灯——中的一种，因其具有极好的光效80～140和合适的光波长，而被广泛用于户外照明，如广场、道路、码头等。

但是，传统的电感式的镇流器存在功率因数低和自身损耗大的缺点。

大量低功率因数电器的使用，对电网造成谐波污染，不但增加了供发电设备的负荷，使供发电设施得不到充分利用，而且严重影响其它用电设备的正常运行。

绿色照明事业在世界范围的蓬勃发展，推进了电子镇流器的广泛使用。

电子镇流器不但可以做到很高的功率因数接近1，而具有显著的节能效果，而且还能在很宽的电压范围内点灯工作，很好地解决了电感式镇流器的缺点。

因为，的功率相对于荧光灯大得多，用量也极大，所以，电子镇流器的开发应用，具有更加深远的意义。

范文先生网收集整理1对高压钠灯电子镇流器的要求电子镇流器因使用场所和其本身的特性，要求较为严格。

它的基本要求是1较高的功率因数≥099；2适应温度范围－20～50℃，且防雨雪；3输出到灯的功率必须恒定；4为防电极极化，灯的电流必须是交流，而且须防声共振；5必须有25～4的点灯触发电压，灯点亮后高压须消除，不影响灯的正常工作；6较高的功率一般人行道为75，道路为250，广场为400，最高达1000；7对各种故障灯短路、灯开路或无灯、弧光不正常、灯过压、灯过流以及电路本身的故障的识别及保护功能完善。

2方案的选择能够实现上述基本功能的方法有好多种，虽然许多厂商竞相研制生产，但能做到实用较为困难，因为，简单的电路难以满足要求，复杂的电路成本昂贵。

通过对电子镇流器的大量研究，本文介绍采用美国公司专门为控制器设计的专用芯片——2305[2]制作的250镇流器，其基本的框图如图1所示。

250W高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器的设计对高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器的工作原理做了说明。

分析了电子镇流器负载电路在谐振点火阶段和稳态限流阶段的工作特性。

给出了主要元件参数和相关波形。

实验证明了该电路的可行性。

1、前言高压钠灯属于绿色节能照明产品，已被全国大中城市道路照明广泛采用，在全国城市亮化工程中已收到较好的节能效果。

但是它不能单独工作，必须和镇流器配套才能可靠点亮和稳定工作。

由于电子镇流器相对于传统的镇流器具有许多独特的优点，比如，功率因数高，体积小，重量轻，节省原材料，成本低，使灯具有更高的发光效率等，因此，人们正在积极研制高性能、低价格的电子镇流器。

高压钠灯电子镇流器通常由前级的低率因数校正（PFC）变换器和后级的高频逆变点亮电路组成，其原理框图如图1所示。

本文主要介绍250W高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器的原理和参数设计，为设计高压钠灯电子镇流器提供参考。

2、高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器电路及其工作过程分析2.1 主电路原理250W高压钠灯电子镇流器DC/AC变换器原理电路如图2所示。

400V的直流电压经半桥式高频逆变后，输出一高频方波。

而起弧点亮电路、镇流电路和灯一起组成了该高频电压源的负载电路。

图2中C1、C2是容量相等的两个电解电容，A点对地电压为UIN/2。

S1、S2是两个带反并联二极管D1、D2的MOS 管，负载电路由电容CS、电感LS组成的镇流电路与灯（稳态电阻为R）串联组成。

CP是一个小容量的高压电容，并联在灯的两端，它的作用是在启动时获得很高的电压（对于250W高压钠灯一般需要高于2400V的瞬时电压，才能保证灯的可靠点亮），点亮后，它在电路中的作用可以略去。

CS起着隔离直流分量的作用。

S1、S2在周期为T的方波UG1和UG2控制下，将直流电压UIN变换成峰-峰值为UIN，周期为T的高频方波电压，并由A、B两端输出给负载电路，将此方波电压做频谱分析，有：可见，逆变电路的输出电压是由增值为2UIN/Π、周期为T的基波和一些奇次谐波所组成。

400W太阳能高压钠灯电子镇流器的研制李桂臣苏建徽张国荣合肥工业大学高压钠灯(HPS)是一种性能优异的高压气体放电灯(HID)，其优点是光效高，寿命长，光的穿透力强，所以被广泛应用于码头、铁路、机场、矿山、车库、广场、体育馆等大面积室外的照明，因而高压钠灯逐渐取代，白炽灯、汞灯、金卤灯而成为第三代节能灯中的代表。

由于传统的电感镇流器体积大、笨重、功率因数低、存在工频闪烁、发光效率低，而且对电网的波动适应能力差。

同时随着能源的紧缺和国家绿色照明工程战略的实施，研制高效、环保、体积小、长寿命、性价比高的太阳能高压钠灯电子镇流器已成为大势所趋。

与所有的镇流器一样，高压钠灯呈现负阻特性，当工作时出现非常有害的声共振现象。

现已研制的太阳能高压钠灯高频电子镇流器采用了频率调制技术，使高压钠灯的电流工作频率时刻围绕中心频率上下变化，从而避免了声共振。

并且采用恒流控制，实现了恒功率点灯。

太阳能高压钠灯镇流器与普通的镇流器最大的区别是采用太阳电池来供电，而不是直接来自电网。

太阳电池吸收太阳能存于蓄电池，再由蓄电池供电给高压钠灯，这个过程采用了智能化控制。

一、控制部分1.整体控制策略图1 太阳能电子镇流器整体结构图太阳能高压钠灯电子镇流器基本结构如下图1所示。

白天太阳电池经过蓄电池充电器给蓄电池供电，晚上到了设定时间蓄电池上电压经DC/DC升压电路升压。

主电路基本分为二部分，第一部分是DC/DC升压电路，第二部分为逆变部分。

从本质上讲，它是一个DC/DC/AC变换电路。

结构为太阳能电池板→蓄电池充电器→蓄电池→升压→逆变→启动→灯，各种芯片的工作电源来自蓄电池，结构简单。

启动部分采用555定时器启动电路，结构简单，便于调试。

2.太阳能高压钠灯电子镇流器技术特点及要求太阳能高压钠灯电子镇流器是由太阳电池阵列来供电，由于太阳电池阵列具有非线性的电源特性，为保证阵列在任何日照和环境温度下都将提供相应可能的最大功率输出，必须引入该环节，在太阳能光伏技术中称它为“最大功率点跟踪器(MPPT— Maximal Power Point Tracker)，其意思是“真正的最大功率跟踪”控制，即保证系统不论在何种日照及温度条件下，始终使太阳电池工作在最大功率点处。

第4章高压钠灯电子镇流器设计实现4.1 原理框图高压钠灯（HPSL）电子镇流器电路方框图如图4-1所示。

图4-1 HPSL镇流器电路方框图4.2 实现电路根据图4-1，我们得到高压钠灯（HPSL）电子镇流器具体实现电路如图4-2所示。

图4-2 HPSL电子镇流器电路图下面对图4-2的各部分电路进行详细说明。

4.2.1 市电输入保护电路市电输入保护电路如图4-3所示。

图4-3 市电输入保护电路图中，FU为保险丝，在短路过流时起保护作用。

RT为负温度系数热敏电阻元件，用于抑制电源接通瞬间的浪涌电流冲击。

常温下RT呈高阻态，随着流过电流的增高，其温度也升高，而电阻值却下降，在负载电流达到稳定时，其阻值下降至最小，对电流产生的影响可忽略不计。

RV为压敏电阻，其阻值随电压的增高而急剧减小，可吸收诸如雷电等原因引起的电网瞬时高电压冲击。

因其耐受瞬时功率能力强，可长期工作。

正常状态下，RV接近开路，故对电路的影响可忽略。

本电路简单、低廉、有效。

4.2.2 EMI滤波器电磁干扰包括射频干扰（RFI）和各式各样的电磁脉冲干扰，它们的危害正受到愈来愈多的重视。

来自电网和电子镇流器逆变电路大功率高频振荡的射频传导干扰必须采用EMI滤波器加以隔离，以消除两者之间的互相干扰。

本电路采用双π型EMI滤波器，如图4-4所示。

其中，L1 = L2 ， C1 = C2 ，C3 = C4 。

由于电感对射频干扰起阻流作用，而小容量电容则对射频干扰起近似短路作用，故EMI滤波器对射频传导干扰的抑制作用是明显的。

图4-4 双π型EMI滤波器电磁脉冲干扰在相线与中线间产生差模（对称模式）干扰，与地线无关， L1 、L2 对此干扰电流呈高阻抗；而在每条电源线与地线之间会产生共模（非对称模式）干扰， C3 、C4 对此干扰呈低阻抗，所以EMI滤波器对电磁干扰能有效抑制。

如果EMI滤波器的阻抗设计与干扰源的阻抗不匹配，则EMI滤波器还能将干扰源的干扰沿其进入的路径反射回去，这样EMI滤波器的滤波效果更佳。

基于IR2155的高压钠灯电子镇流器设计
王卫;张伟强;高国安
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2002(025)003
【摘要】本文针对高压钠灯电子镇流器设计中,开关损耗大、驱动复杂、启动速度慢等问题,提出一种高性能高压钠灯用电子镇流器电路.该电路成功的应用了L6560校正芯片和IR2155专用半桥驱动芯片,即简化了传统的驱动电路,又实现了变频调节,提高了启动速度,保证了灯功率的稳定.通过频率和辅助元件的设置,半桥逆变电路可工作在软开关状态.同时设计出可靠的、能产生3.5 kV电压的启动电路,保证灯在热灯熄灭时,切断触发脉冲,而后自动恢复启动状态.实验结果表明该镇流器性能优良,功率因数大于0.99,启动时间小于2.4 min.
【总页数】5页(P224-228)
【作者】王卫;张伟强;高国安
【作者单位】哈尔滨工业大学,电气工程系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,电气工程系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,电气工程系,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TM923
【相关文献】
1.一种可调光节能的高压钠灯电子镇流器设计 [J], 王归新;刘炳正
2.基于IR2153的250W高压钠灯电子镇流器的设计 [J], 薛宏伟;程韬波
3.基于IR2155的高压钠灯电子镇流器设计 [J], 王卫;张伟强;高国安
4.高压钠灯节能型电子镇流器的设计 [J], 侯玉江;何占伟
5.高压钠灯电子镇流器的设计 [J], 庞保堂;栗红霞
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高压钠灯用电子镇流器的电气要求一、镇流器的调整1.要求镇流器应能限制提供给基准灯的功率，当镇流器与基准灯在IEC 60662中相应灯的参数表所规定的灯目标电压下工作时，提供给基准灯的功率应不小于该灯在灯的目标电压下与相应的基准镇流器一起工作时灯功率的95 %，也应不大于该灯在同一条件下工作时的灯功率的105 %。

在灯的目标电压下，灯的功率可依据按照规定进行试验所得出的结果绘制的灯功率对灯电压曲线图推出。

2.试验程序基准灯应按照要求进行挑选。

采用相关的基准镇流器应能使灯启动，并使灯电压升高。

在电压升高期间，应连续地或每隔若干伏（不超过5 V）灯电压的间隔记录下灯的电压和灯功率，直至灯电压达到IEC 60662中相应灯的参数表所规定的灯电压的最大极限值。

必要时可采用人为的方法使灯电压升高至最大极限值。

注：人为升高灯电压的方法在IEC 60662的附录要求中给出。

将灯关闭至少5 min，使灯冷却，然后采用受试镇流器按照相同的试验程序重复试验。

将基准镇流器的试验结果和受试镇流器的试验结果绘制成曲线图，灯的电压用水平轴线表示，灯的功率用垂直轴线表示。

二、短路电流当镇流器采用其额定电压的92 %～106 %之间的任一电压时，短路电流不应低于IEC 60662所给出的校准电流。

试验按照图1所示线路进行，使开关S1处于朝上的位置，而使开关S2处于朝下的位置。

镇流器的短路电流与标称工作电流之比应不超过表1规定之值。

1——受试镇流器2——基准镇流器3——基准灯在测量灯的功率时，对功率表的损耗不作补偿。

应将不使用的仪器短路或关闭。

将灯从一个镇流器安全快速地转换至另一个镇流器的方法尚在研究之中。

图1 高压汞灯用镇流器的试验线路表1镇流器的短路电流与标称工作电流之比三、开路电压当镇流器在其额定电压的92 %～106 %之间的任一电压下和额定频率下工作时，它所提供的电压不应小于IEC 60662中相应灯的参数表所给出的灯的启动试验电压。

调光型高压钠灯电子镇流器THEB250N产品规格书（未完成）（使用前请详细阅读安全须知）桂林市腾为通信技术有限公司地址：桂林市七星区毅峰南路5号TEL：（0773）2190991FAX：（0773）2190993一、产品技术特性额定输入电压：AC220±15%输入电流：1.2A启动电流：＜0.3A输入功率：265W功率因数：＞0.98（输入AC220V，满载）＞0.95（输入AC220V,半载）电流总谐波：＜10%电流波峰比：＜1.7输入电压频率：50-60Hz效率：＞94%调光功率窗口：50%~100%故障保护：灯失效保护、灯老化保护、短路保护、过热保护、点火失败保护通信接口：RS485波特率：9.6Kbps自动调光：5段自动运行模式：组网时中心调度优先，无组网时进入自动模式指令控制：寻址方式和属性方式外壳尺寸（mm）：173×93×52环境温度：-20°C~+50°C环境湿度：98%结露，或间歇水浸净重：1.3Kg二、产品外部特性1. 产品图片底部安装尺寸三、接线示意图灯泡老化检测高压钠灯老化有两种情况，常见的是伴随着灯电极电压上升其输出功率明显上升，这是由于灯芯的钠离子和卤化物蒸发所造成，镇流器针对具备这种老化特征的灯管将采用安全模式进行驱动，在安全模式下灯电压过高将引起镇流器关闭输出，连续5次保护将不再尝试重新点火，镇流器内部故障寄存器的代码被置为E8，表示灯老化点火失败。

高压钠灯老化的另一种情况是灯电压没有明显上升，但是光效急剧下降，这种情形是由于钠离子蒸发过快导致，镇流器对这种老化特征的灯管不采用安全模式驱动，直至灯泡进一步老化后引起灯电压上升才能被检测到。

如本产品应用于替代原电感镇流器，一些严重老化的灯管在点火后灯电压不能下降到正常范围（100V以下），镇流器将产生灯离位（开路）保护，关闭输出。

对于工程中安装本产品后引起亮灯率下降的现象，是因为镇流器对老化的灯管进行了甄别，采用安全模式驱动失败后关闭输出所致，用户需要及时更换新灯泡。

电子镇流器的设计摘要随着绿色工程的实施，在照明领域，已将电力电子技术广泛应用到电气照明中去，所以照明设备已成为必然。

高强度气体放电灯(HID)由于光效高而节能，已经在照明领域取得广泛的应用。

本文主要介绍了一种220V/250W的高压钠灯电子镇流器的设计及其特性的研究，并阐述了系统的设计思路，选定了全桥逆变结构、LCC高压点火，并对LCC高压点火电路作了详细的分析，主要给出了其稳态时的解析表达式、工作原理、参数的设计、仿真及分析，最后给出了仿真波形。

关键词HID LCC高压点火仿真1 引言高压钠灯(HPS)是一种性能优良的高压气体放电灯，其具有光效高、寿命长、光的穿透力强等优点，所以广泛应用于码头、铁路、机场、矿山、车库、广场、体育馆等大面积室外的照明。

最近几年，半导体元件在功率上的突破及品质和性能的提升，促进了电子镇流器商品化的快速发展，也推广到民用。

除此之外，电子镇流器具有体积变小、重量减轻、功率因数可达到0.9以上、谐波含量低、降低由变压器或电感所引起的噪音、灯管故障或老化时可自动关机以及避免重复启动等诸多优点。

但是对于广大电气工程师而言设计一个电子镇流器来驱动灯管并不难，然而如何使灯管亮度性能好、避开声谐振及寿命长是设计者所面临的问题。

对于一个电子镇流器，它的性能指标包括功率因数、谐波总量、电流峰值因数、适当的灯丝加热电压、灯管开路电压、高的转换效率及元件的电压与电流参数等。

1.1 HID电子镇流器的原理电子镇流器基本工作原理是：工频电源经过射频干扰(RFI)滤波器，全波整流和无源(或有源)功率因数校正器(PPFC或APFC)后，变为直流电源。

通过DC/AC变换器，输出高频交流电源，加到与灯连接的LCC串联谐振电路加热灯丝，同时在电容器上产生谐振高压，加在灯管两端，但使灯管放电变成导通状态，再进入发光状态，此时高频电感起限制电流增大的作用，保证灯管获得正常工作所需的灯电压和灯电流，为了提高可靠性，常增设各种保护电路，如异常保护，浪涌电压和电流保护，温度保护等等。

高压钠灯电子镇流器电路图高压钠灯电子镇流器电路图采用PM4020H设计的（HID）或高压钠灯电子镇流器:采用大电流推拉电路，可以驱动半桥和全桥电路。

桥路输出采用低频交流，PM4020H内置分频器将单端驱动的频率到195Hz的低频，因此消除了声共振PM4020H控制器HPM4020H集成了控制和驱动HIDL所有的功能需要，它适用于金属卤素灯（如汽车大灯、放映机灯等）、高压汞灯和高压钠灯等高强度放电灯控制器的驱动和控制。

它包含一个完全的电流模式脉宽调制器、一个灯功率调节器、灯温补偿器和所有采用PM4020H设计的（HID）或高压钠灯电子镇流器:采用大电流推拉电路，可以驱动半桥和全桥电路。

桥路输出采用低频交流，PM4020H内置分频器将单端驱动的频率到195Hz的低频，因此消除了声共振PM4020H控制器HPM4020H集成了控制和驱动HIDL所有的功能需要，它适用于金属卤素灯（如汽车大灯、放映机灯等）、高压汞灯和高压钠灯等高强度放电灯控制器的驱动和控制。

它包含一个完全的电流模式脉宽调制器、一个灯功率调节器、灯温补偿器和所有故障保护。

HPM4020H的结构和功能如图1所示。

采用大电流推拉电路，可以驱动半桥和全桥电路。

桥路输出采用低频交流，PM4020H内置分频器将单端驱动的频率到195Hz的低频，因此消除了声共振。

声共振是HIDL在高频电源供电时出现的放电电弧不稳的现象，其机理是灯管内压力波的脉动从管内壁反射回来，如果与高频电流的脉动成分相位相同，则形成驻波，产生声共振，轻则灯光抖动，重则烧毁灯管和镇流器。

控制器的输出采用全桥逆变器。

逆变器工作在195Hz的低频，灯的平均电压为零。

桥路的驱动由脚QOUT和QOUT输出，它们均以50％的占空比工作，相差180°。

采用IR2112驱动高端和低端的MOSFET管。

这样的方法成本较贵，也可以低端直接驱动，高端采用一个高压晶体管、一个上拉电阻以及正确的相位。