120W無極燈的原理與製作
發布時間:2011-01-06
中心議題:
EB燈電源的核心部分是一個DC/AC逆變器,它產生2.65MHz的高頻功率用以點亮氣體放電燈泡,由此會帶來電磁幹擾(EMI)和抗幹擾(EMS)等問題。故EB燈必須滿足國標:GB/T18595-2001《一般照明設備電磁兼容抗擾度要求》和GB177430-1999《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。
電源濾波器有兩種作用:其一,是防止燈電源噪聲竄入電力網,幹擾其他用電設備;其二,可阻止電力網中的噪聲輸入燈電源,影響燈的正常工作。其電路如圖1所示。
電源濾波器是由電感和電容組成的兩級式電源濾波網絡,所要抑製的頻率主要是PFC的工作頻率約50kHz和DC/AC開關頻率2.65MHz,以及這兩個頻率的高次諧波。
CX1、CX2、CX3也叫X電容。把差模幹擾噪聲旁路掉。LF1、LF2為共模扼流圈,抑製共模噪聲。CY1、CY2也叫Y電容,用於抑製輸電線繼發的射頻噪聲。RV1為壓敏電阻器,用來吸收尖峰脈衝過電壓。在電源電路中串接一個功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑製開機時的浪湧電流。R1、R2是X電容的泄放電阻。
二、功率因數校正器(PFC)
MC33262是一款可靠且成本低廉的功率因數校正芯片,其應用電路如圖2所示。市電經電源濾波器和整流器得到脈動直流電。電流通過啟動電阻R10向C2充電至10V時,IC1開始工作。整流後的直流脈動電壓在R5的分壓作為取樣信號經IC1的③腳輸入乘法器。
直流輸出電壓在R6和WR上的分壓經①腳輸至誤差放大器的反相輸入端,與2.5V的參考電壓比較放大後輸出一個直流誤差電壓,同時也輸入到乘法器。通過功率開關MOSFET的電流在源極電阻R9上轉換為電壓信號,輸入到IC1的④腳,並與乘法器的輸出電壓進行比較。隨AC電壓從零到峰值正弦地通過,乘法器的輸出電壓控製IC④腳的閥值,從而使Q1的峰值電流跟蹤AC輸入電壓,致使校正電路的負載呈電阻性。
由於MC33262的控製作用,使輸入電流緊緊跟隨AC電壓而變化,呈平滑的正弦波。同時,PFC電路又是一種升壓型開關穩壓電源,使無極燈的功率和光通量不會隨市電電壓的漲落而變化。
三、點燈逆變器
逆變電路如圖3,它將PFC電路輸出的高壓直流變換為供無極燈使用的高頻交流電。國際電工委員會CISPR15允許對磁場感應標準的頻率範圍為2.2MHz~3.0MHz,其中心頻率為2.6MHz。接通電源後PFC輸出直流電壓.通過R19、R18加到電容C12上,C12開始充電。
當C12上所充電壓達到觸發管(DI-AC)D8~D16的轉折電壓時,DIAC由關斷轉為導通狀態。積分電容C12所儲存的電荷經DIAC加於振蕩變壓器BT1的初級繞組W20,依靠W22、W21兩個繞組使Q81、Q82獲得幅度相等,相位相差180°的驅動信號。在Q82導通時Q81被強迫關斷截止;Q81導通時,Q82又被強迫關斷截止。
逆變器的振蕩頻率由繞組W21、W22的電感量與場效應管Q81、Q82的輸入電容以及補償電容C81、C82共同決定,燈回路網絡的諧振頻率必須與輸入回路的諧振頻率相同,例如:諧振頻率為2.65MHz。還要盡力優化Q81、Q82驅動信號的幅度和波形,使其自身功耗降到最低。
二極管:D8′有兩個作用:正向時用來泄放C12上的電荷,防止逆變電路因誤觸發而出現共同導通現象,起保護作用;反向時,利用反向恢複時間的反向電流為振蕩變壓器輸入激勵信號


圖3中Lz、C14、C15為諧振電感和諧振電容,它們是設計中重要的參數。在啟動階段,燈泡的等效電阻很大,Lz、C14、C15發生串聯諧振,諧振電路可以在燈兩端形成很高(約3000V)的點火電壓。無極燈引燃後,進入正常運行階段,泡體內電弧等效電阻在數百歐姆,當燈電流生成後,諧振回路失諧,C14、C15上的諧振電壓降到燈的工作電壓。燈點亮後由Lz穩定燈的電弧電流。
與此同時,由於輸出回路的選頻濾波作用,點燈電能為一餘弦波的電壓和電流,其頻率為激勵信號的基頻。
四、異常保護電路
當(dang)出(chu)現(xian)燈(deng)泡(pao)接(jie)線(xian)脫(tuo)落(luo)或(huo)者(zhe)燈(deng)泡(pao)漏(lou)氣(qi)等(deng)異(yi)常(chang)狀(zhuang)態(tai)時(shi),無(wu)極(ji)燈(deng)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)啟(qi)動(dong),諧(xie)振(zhen)引(yin)火(huo)電(dian)路(lu)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)諧(xie)振(zhen)狀(zhuang)態(tai),逆(ni)變(bian)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)到(dao)正(zheng)常(chang)電(dian)流(liu)的(de)3~5倍。如果不采取有效的保護措施,就會造成點燈逆變器以及前級單元電路因過載而燒毀,甚至引起冒煙、爆裂等事故。異常保護電路如圖4所示。
在異常狀態時:在諧振電容C14、C15的中點引出異常保護采樣電壓,,通過電容C16、C18的分壓和D18、D19、R24整流後成為控製電壓,通過R25、R21和C19延時電路,在C19上得到隨時間上升的直流電壓,當此電壓大於DZ1的穩壓值時便被擊穿,可控矽MCR導通,通過阻塞二極管D17將Q82柵極與地短路,迫使半橋逆變電路停止工作。
而在正常狀態下,C19上的電壓還未上升到DZ1的穩壓值,燈就點亮了,燈點亮後諧振電路便失諧,因而DZ1一直處於截止狀態。R20的數值不能取得太大,其電流一般為1~2mA,保護電路的動作時間不能取得太大,一般為1~2秒。C20、R23起抗幹擾作用,防止單向矽因幹擾信號而誤動作。
- 無極燈的電源濾波器
- 無極燈的功率因數校正器
- 無極燈的點燈逆變器
- 無極燈的異常保護電路
EB燈電源的核心部分是一個DC/AC逆變器,它產生2.65MHz的高頻功率用以點亮氣體放電燈泡,由此會帶來電磁幹擾(EMI)和抗幹擾(EMS)等問題。故EB燈必須滿足國標:GB/T18595-2001《一般照明設備電磁兼容抗擾度要求》和GB177430-1999《電氣照明和類似設備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。
電源濾波器有兩種作用:其一,是防止燈電源噪聲竄入電力網,幹擾其他用電設備;其二,可阻止電力網中的噪聲輸入燈電源,影響燈的正常工作。其電路如圖1所示。
電源濾波器是由電感和電容組成的兩級式電源濾波網絡,所要抑製的頻率主要是PFC的工作頻率約50kHz和DC/AC開關頻率2.65MHz,以及這兩個頻率的高次諧波。
CX1、CX2、CX3也叫X電容。把差模幹擾噪聲旁路掉。LF1、LF2為共模扼流圈,抑製共模噪聲。CY1、CY2也叫Y電容,用於抑製輸電線繼發的射頻噪聲。RV1為壓敏電阻器,用來吸收尖峰脈衝過電壓。在電源電路中串接一個功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑製開機時的浪湧電流。R1、R2是X電容的泄放電阻。
二、功率因數校正器(PFC)
MC33262是一款可靠且成本低廉的功率因數校正芯片,其應用電路如圖2所示。市電經電源濾波器和整流器得到脈動直流電。電流通過啟動電阻R10向C2充電至10V時,IC1開始工作。整流後的直流脈動電壓在R5的分壓作為取樣信號經IC1的③腳輸入乘法器。
直流輸出電壓在R6和WR上的分壓經①腳輸至誤差放大器的反相輸入端,與2.5V的參考電壓比較放大後輸出一個直流誤差電壓,同時也輸入到乘法器。通過功率開關MOSFET的電流在源極電阻R9上轉換為電壓信號,輸入到IC1的④腳,並與乘法器的輸出電壓進行比較。隨AC電壓從零到峰值正弦地通過,乘法器的輸出電壓控製IC④腳的閥值,從而使Q1的峰值電流跟蹤AC輸入電壓,致使校正電路的負載呈電阻性。
由於MC33262的控製作用,使輸入電流緊緊跟隨AC電壓而變化,呈平滑的正弦波。同時,PFC電路又是一種升壓型開關穩壓電源,使無極燈的功率和光通量不會隨市電電壓的漲落而變化。
三、點燈逆變器
逆變電路如圖3,它將PFC電路輸出的高壓直流變換為供無極燈使用的高頻交流電。國際電工委員會CISPR15允許對磁場感應標準的頻率範圍為2.2MHz~3.0MHz,其中心頻率為2.6MHz。接通電源後PFC輸出直流電壓.通過R19、R18加到電容C12上,C12開始充電。
當C12上所充電壓達到觸發管(DI-AC)D8~D16的轉折電壓時,DIAC由關斷轉為導通狀態。積分電容C12所儲存的電荷經DIAC加於振蕩變壓器BT1的初級繞組W20,依靠W22、W21兩個繞組使Q81、Q82獲得幅度相等,相位相差180°的驅動信號。在Q82導通時Q81被強迫關斷截止;Q81導通時,Q82又被強迫關斷截止。
逆變器的振蕩頻率由繞組W21、W22的電感量與場效應管Q81、Q82的輸入電容以及補償電容C81、C82共同決定,燈回路網絡的諧振頻率必須與輸入回路的諧振頻率相同,例如:諧振頻率為2.65MHz。還要盡力優化Q81、Q82驅動信號的幅度和波形,使其自身功耗降到最低。
二極管:D8′有兩個作用:正向時用來泄放C12上的電荷,防止逆變電路因誤觸發而出現共同導通現象,起保護作用;反向時,利用反向恢複時間的反向電流為振蕩變壓器輸入激勵信號


圖3中Lz、C14、C15為諧振電感和諧振電容,它們是設計中重要的參數。在啟動階段,燈泡的等效電阻很大,Lz、C14、C15發生串聯諧振,諧振電路可以在燈兩端形成很高(約3000V)的點火電壓。無極燈引燃後,進入正常運行階段,泡體內電弧等效電阻在數百歐姆,當燈電流生成後,諧振回路失諧,C14、C15上的諧振電壓降到燈的工作電壓。燈點亮後由Lz穩定燈的電弧電流。
與此同時,由於輸出回路的選頻濾波作用,點燈電能為一餘弦波的電壓和電流,其頻率為激勵信號的基頻。
四、異常保護電路
當(dang)出(chu)現(xian)燈(deng)泡(pao)接(jie)線(xian)脫(tuo)落(luo)或(huo)者(zhe)燈(deng)泡(pao)漏(lou)氣(qi)等(deng)異(yi)常(chang)狀(zhuang)態(tai)時(shi),無(wu)極(ji)燈(deng)不(bu)能(neng)正(zheng)常(chang)啟(qi)動(dong),諧(xie)振(zhen)引(yin)火(huo)電(dian)路(lu)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)諧(xie)振(zhen)狀(zhuang)態(tai),逆(ni)變(bian)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)到(dao)正(zheng)常(chang)電(dian)流(liu)的(de)3~5倍。如果不采取有效的保護措施,就會造成點燈逆變器以及前級單元電路因過載而燒毀,甚至引起冒煙、爆裂等事故。異常保護電路如圖4所示。
在異常狀態時:在諧振電容C14、C15的中點引出異常保護采樣電壓,,通過電容C16、C18的分壓和D18、D19、R24整流後成為控製電壓,通過R25、R21和C19延時電路,在C19上得到隨時間上升的直流電壓,當此電壓大於DZ1的穩壓值時便被擊穿,可控矽MCR導通,通過阻塞二極管D17將Q82柵極與地短路,迫使半橋逆變電路停止工作。
而在正常狀態下,C19上的電壓還未上升到DZ1的穩壓值,燈就點亮了,燈點亮後諧振電路便失諧,因而DZ1一直處於截止狀態。R20的數值不能取得太大,其電流一般為1~2mA,保護電路的動作時間不能取得太大,一般為1~2秒。C20、R23起抗幹擾作用,防止單向矽因幹擾信號而誤動作。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 貿澤EIT係列新一期,探索AI如何重塑日常科技與用戶體驗
- 算力爆發遇上電源革新,大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 創新不止,創芯不已:第六屆ICDIA創芯展8月南京盛大啟幕!
- AI時代,為什麼存儲基礎設施的可靠性決定數據中心的經濟效益
- 矽典微ONELAB開發係列:為毫米波算法開發者打造的全棧工具鏈
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
Future
GFIVE
GPS
GPU
Harting
HDMI
HDMI連接器
HD監控
HID燈
I/O處理器
IC
IC插座
IDT
IGBT
in-cell
Intersil
IP監控
iWatt
Keithley
Kemet
Knowles
Lattice
LCD
LCD模組
LCR測試儀
lc振蕩器
Lecroy
LED
LED保護元件
LED背光




