照明電源拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)研究

1、照明電源拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)研究自上世紀(jì) “綠色照明” 的概念提出以來(lái)， 許多國(guó)家紛紛響應(yīng)， 我國(guó)也在 1993年啟動(dòng)了“綠色照明工程” 。一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化水平的高低，可以由其照明的水平以及質(zhì)量來(lái)進(jìn)行衡量。照明電源決定了照明的質(zhì)量和水平，開(kāi)發(fā)具有高性能、 高可靠性、低成本的照明驅(qū)動(dòng)裝置既是“綠色照明”的要求，也是可持續(xù)發(fā)展的需要。小功率氣體放電燈廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明中， 其驅(qū)動(dòng)裝置電子鎮(zhèn)流器， 往往由于工業(yè)中對(duì)成本的壓縮限制，使得其可靠性低、性能差，所以研究高性能、高可靠性且兼具成本優(yōu)勢(shì)的電子鎮(zhèn)流器是非常必要的。LED本體不斷成熟，在未來(lái)很有可能代替小功率氣體放電燈，成為新一代照明光源，但目前為止還沒(méi)

2、有成熟的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，所以研究 LED驅(qū)動(dòng)裝置也是勢(shì)在必行的。本文針對(duì)小功率氣體放電燈以及大功率LED照明系統(tǒng)，研究了照明電源中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法， 具體研究?jī)?nèi)容如下： 針對(duì)半橋 LCSCP諧振電路在氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用，提出一種全工作范圍的數(shù)字化控制方案。采用了 LCSCP的諧振啟動(dòng)方式，在控制時(shí)考慮了系統(tǒng)無(wú)源組件的偏差問(wèn)題，提出了一種自適應(yīng)的啟動(dòng)方式，提高了啟動(dòng)的可靠性， 并降低了系統(tǒng)的成本。 在過(guò)渡階段使用了變給定功率閉環(huán)的控制方法，使過(guò)渡更加平穩(wěn)， 不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電流和電壓沖擊。提出一種基于平均有功功率概念的閉環(huán)控制方案，實(shí)現(xiàn)了恒功率控制。 對(duì)于金屬鹵化物燈中常見(jiàn)的聲諧振問(wèn)題，此

3、處采用低頻調(diào)制的驅(qū)動(dòng)方式。為驗(yàn)證所提控制方法，制作了應(yīng)用于投影儀的150W金屬鹵化物燈電子鎮(zhèn)流器。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析系統(tǒng)能夠可靠啟動(dòng)，過(guò)渡平穩(wěn)，穩(wěn)態(tài)時(shí)功率恒定且無(wú)聲諧振現(xiàn)象發(fā)生，系統(tǒng)整機(jī)效率高達(dá)93%。準(zhǔn)諧振半橋電路可工作在零電壓開(kāi)通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗較小，其工作頻率可高達(dá) 100kHz 以上，較傳統(tǒng)半橋電路具有更高的功率密度。本文針對(duì)準(zhǔn)諧振半橋電路在小功率氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器中的應(yīng)用， 提出了一種數(shù)字化控制方案， 包括過(guò)渡過(guò)程的恒流控制， 過(guò)渡過(guò)程結(jié)束瞬間的功率過(guò)沖抑制方法以及功率閉環(huán)控制方法。為驗(yàn)證所提控制方法， 制作了 70W樣機(jī)。系統(tǒng)可在過(guò)渡過(guò)程中實(shí)現(xiàn)近似恒流控制，同時(shí)其功率過(guò)沖較小并能實(shí)現(xiàn)可靠的

4、功率閉環(huán)控制。單功率級(jí)電子鎮(zhèn)流器由于減少了一個(gè)功率級(jí)， 實(shí)現(xiàn)了成本的壓縮， 并增加了裝置的可靠性， 成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 本文以單功率級(jí)電子鎮(zhèn)流器拓?fù)錇檠芯繉?duì)象，詳細(xì)分析了單功率級(jí)電子鎮(zhèn)流器在小功率氣體放電中的應(yīng)用， 總結(jié)了其優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出一種基于 Buck 電路與半橋電路的單功率級(jí)拓?fù)?，仿真?yàn)證了其可行性。在實(shí)驗(yàn)中制作了基于 Buck 電路與半橋電路的單功率級(jí)電子鎮(zhèn)流器樣機(jī)。該樣機(jī)實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正，并能為后級(jí)負(fù)載提供穩(wěn)定輸出。LED發(fā)展迅速，大有取代氣體放電燈成為新一代照明光源的趨勢(shì)，但傳統(tǒng)的三級(jí) LED驅(qū)動(dòng)裝置成本較高， 可靠性較差。本文在單功率級(jí)電子鎮(zhèn)流器的研究基礎(chǔ)上，對(duì) LE

5、D驅(qū)動(dòng)中單級(jí) AC/DC變換器進(jìn)行了研究，提出了三種單功率級(jí)結(jié)構(gòu)。Boost 電路由于電感在主回路中、 開(kāi)關(guān)管接地利于驅(qū)動(dòng)等諸多優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于功率因數(shù)校正電路中。 LLC諧振電路由于其軟開(kāi)關(guān)特性廣泛應(yīng)用于 LED驅(qū)動(dòng)裝置中。本文提出一種基于交錯(cuò)并聯(lián)Boost 結(jié)構(gòu)與 LLC諧振電路相結(jié)合的 AC/DC變換器，其母線電壓只略高于輸入峰值電壓，且該結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變LLC的軟開(kāi)關(guān)特性，該結(jié)構(gòu)具有低電壓應(yīng)力與軟開(kāi)關(guān)特性，提升了單級(jí)變換器的效率。 為拓寬帶載范圍，提出一種基于Buck-boost 電路與 Flyback 電路的單級(jí) AC/DC變換器。由于應(yīng)用了 Buck-boost 電路，其母線電壓可控制在450V以內(nèi)，減小了儲(chǔ)能電容的電壓應(yīng)力， 由于 Flyback 變換器的應(yīng)用， 其有更寬的負(fù)載變化范圍，但其工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 開(kāi)關(guān)損耗較大。 為解決前述變換器開(kāi)關(guān)損耗較大的問(wèn)題，提出一種基于 Sepic 電路與 Flyback 電路的單級(jí) AC/