250w全桥整流器设计

250w金卤灯全桥电子整流器设计赵宝增 山东工商学院 摘要：设计了一种基于L6561功率因数校正电路和L6574逆变和点火电路的电子镇流器，介绍了电子镇流器的各组成部分、设计原理以及电子镇流器的电路原理图。关键词：电子镇流器 金属卤化物灯 功率因数校正 恒功率控制 逆变和点火电路引言近年来，随着我国经济的快速发展，世界自然资源也以同样的迅猛速度消耗着，节能已成为各国科研计划中的重要项目。在世界的电力消耗中，照明用电大约占总发电量的10%20%，照明的技术水平已经成为衡量社会可持续发展的一个重要指标。为节约能源与资源，保护地球生态环境，提高照明质量，我国于1997年7月1日正式提出“绿色照明”计划，实际上提出了以电子镇流器为主要技术的发展理念。自1978年，飞利浦公司率先研制出电子镇流器，随着光源技术的进步和开发应用，电子镇流器已经历五代发展。而我国对于高强度气体放电灯电子镇流器的生产和使用也以有近十年的时间了，在这期间电子镇流器以其功率因数高、效率高、体积小、重量轻、无频闪等优点逐步取代传统的电感式镇流器成为照明技术的主流。以电子镇流器为主要技术的金卤灯作为一种新型节能高强度放电灯，以其显色性好，光色接近于太阳光，发光效率高，得到广泛应用。本文既讲述了金卤灯的构造及原理。电路硬件总体结构（有源功率因数校正为APFC即boost电路，buck电路即为恒功率控制电路）EMI滤波全桥整流有源功率因数校正BUCK控制和保护电路逆变器高压钠灯点火器UCC23305(PWM异常保护等)220VIR1550IRS2453图1 全桥电子镇流器总体框图总体分析全桥电子镇流器电路总体可分为三级：第一级220v交流电经滤波后由全桥整流器整流为直流电，再经APFC电路实现功率因数校正；第二级为采用UCC2305控制的BUCK电路实现恒功率控制，保证了照明亮度的稳定性，提高了灯管的寿命；第三级为由逆变器和点火器组成的高压点火电路，高压钠灯点亮后，点火电路失效，由第二级恒功率控制电路维持灯的工作状态。电路分布构造分析第一级：EMI滤波器：EMI滤波器用于滤除来自电网的传导射频干扰（RFI）和电磁干扰（EMI），同时阻碍镇流器电路产生的传导射频和电磁干扰进入电网。在电子镇流器中产生的电磁噪声、辐射干扰和谐波干扰会影响相关电子设备和系统的正常工作，并会增加电路的损耗，提高温升，降低效率和使用寿命。因此必须利用EMI滤波器进行滤波。EMI滤波器主要是由串联电感和并联电容组成的低通滤波器。全桥整流：用于将经滤波器滤波后的交流电整流为直流电，全桥整流器原理为通过二极管的通断原理而得到直流电。功率因数校正：交流输入电源经滤波和整流后，非线性负载使得畸变，输入电流呈脉冲波形，含有大量的谐波分量，使得功率因数很低而引起较大的电网谐波和波形畸变，对电网和其它用电设备危害很大，随着供电质量要求的提高和集成电路技术的发展，功率因数校正技术得到广泛应用。功率因数校正技术分为有源功率因数校正和无源功率因数校正。无源功率因数校正技术电路简单，主要由大功率的电感和电容组成，能提高电路功率因数，但不能有效降低电源总谐波失真度THD，波峰比也比较大。随着集成芯片和有源功率因数校正技术的发展，无源PFC电路在国内外已逐渐被有源PFC电路替代。有源功率因数校正PFC电路主要有升压型、降压型、升压降压型和回扫型等基本电路形式，其中升压型有源PFC电路在一定输出功率下可减小输出电流，减小输出滤波电容的容值和体积故在电子镇流器中最为流行。在这里采用基于L6561芯片控制的APFC电路。L6561是ST微电子有限公司的产品，具有8脚双列直插封装和SO8表面封装2中形式。近似理想化的乘法器，能在较宽的输入电压（85265v）下工作，芯片采用BCD工艺技术制造，具有许多优点如：微小的启动电流（50uA）；典型的工作电流仅4mA；芯片上设置电流检测滤波电路，外部无需RC低通滤波网络，从而减少了麻烦。L6561的管脚排布如图2所示。L6561引脚功能如表1所示。 表1 L6561引脚功能引脚编号名称功能1INV误差放大器反向输入端2COMP误差放大器输出端3MULT乘法器输入端4CS控制环路比较器输入端5ZCD零电流检测输入端6GND接地7GD门驱动输出端8Vcc供电电压端 APFC电路工作原理第二级：恒功率控制电路由高压钠灯启动特性可知，在灯启动后的负载区，需限定开关的峰值电流；由负阻区进入正阻区后其电阻值是将逐渐增大，为保证钠灯不至于熄火并能较快进入稳态，需给钠灯提供一个逐渐减小的电流；灯进入稳态后，给钠灯提供一个恒定的输入功率。此部分采用ucc2305控制的buck电路实现灯的启动和恒功率控制UCC2305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。Ucc2305第三级：由逆变器和点火器组成的高压点火电路。在这里采用基于L6574芯片的逆变和点火电路。L6574为意法半导体公司（ST）推出的一款可调光电子镇流器控制集成电路，具有工作可靠，使用方便等特点。L6574可以直接驱动半桥电路的两个MOS管，从而大大简化了外围电路，利用使能引脚8、9可以方便地实现电子镇流器的保护和再启动功能。L6574控制集成电路可应用于高达600V供电电压的电子镇流器电路，它的驱动信号输出电流可达250mA，灌入电流可达450mA,输出驱动控制脉冲信号的上升、下降时间可低至80ns/40ns，可以驱动容性为1nF的负载，具有欠电压锁定输出控制功能，L6574的输出驱动信号的频率可以随灯电路的预热、点火和正常工作的要求而自动变化。为了确保L6574集成电路可靠工作，在L6574的引脚12的内部电路中添加了稳压箝位二极管，并且将自举升压二极管也集成到了L6574集成电路内，从而简化了L6574的外围电路，L6574