金鹵燈電子鎮(zhèn)流器Buck電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、金鹵燈電子鎮(zhèn)流器buck電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)金鹵燈(mhl)作為一種綠色照明光源在室內(nèi)外照明領(lǐng)域中逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，然而，在用法這種綠色照明光源時(shí)，與之配套的金鹵燈鎮(zhèn)流器則是實(shí)現(xiàn)綠色金鹵燈照明的關(guān)鍵所在。buck是金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的重要組成部分，主要用于在金鹵燈穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的恒功率供電。因此，buck電路的設(shè)計(jì)對(duì)囫圇電子鎮(zhèn)流器的性能有十分重要的影響。2 金鹵燈電子鎮(zhèn)流器金鹵燈是hid燈中性能最為優(yōu)越的一種電光源，具有光效高、壽命長、顯色性好等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣大的進(jìn)展前景。金鹵燈的伏安特性呈負(fù)阻特性，因?yàn)榫哂胸?fù)阻特性的氣體放電燈是不能挺直接人恒定的電網(wǎng)上去的，所以必需配備鎮(zhèn)流器才干正常工作。因?yàn)榻瘥u

2、燈在高頻下工作簡單產(chǎn)生聲諧振，而低頻方波點(diǎn)燈的計(jì)劃可以有效克服金屬鹵化物燈(mhl)聲諧振，因此本文采納低頻方波點(diǎn)燈的計(jì)劃。傳統(tǒng)的低頻方波點(diǎn)燈計(jì)劃是典型的三級(jí)低頻方波電路，其電路原理框圖1所示。普通來說，其第一級(jí)pfc電路通常采納boost pfc電路，主要功能是提高功率因數(shù)，同時(shí)把50 hz220 v溝通電改變成直流電(本文中為400 v直流電)；其次級(jí)dcdc采納buck降壓電路，主要功能是控制輸出電壓和的大小，把400 v的直流電壓降低到85 v；第三級(jí)為低頻全橋逆變電路，用于將直流電轉(zhuǎn)換為低頻方波給金鹵燈供電，以避開金鹵燈工作在直流狀態(tài)下時(shí)影響燈的壽命，同時(shí)也可避開金鹵燈在高頻下發(fā)生聲

3、諧振現(xiàn)象。這種三級(jí)低頻方波電路中的點(diǎn)火電路用于完成金鹵燈的啟動(dòng)和正常供電，控制和庇護(hù)電路則可實(shí)現(xiàn)囫圇電路的協(xié)調(diào)工作，包括金鹵燈的啟動(dòng)控制、電流功率控制及金鹵燈的庇護(hù)控制等。本文主要研究70 w金鹵燈電子鎮(zhèn)流器中新型buck電路的設(shè)計(jì)辦法。3 buck電路的設(shè)計(jì)buck電路是金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的中間部分，本文采納電流峰值控制芯片uc3843來實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)控制，它通過檢測(cè)buck回路中的電流，也就是通過檢測(cè)采樣r兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)mos管的控制。在燈擊穿前，buck電路的輸出會(huì)維持某個(gè)固定電壓值，這個(gè)電壓稱為空載輸出電壓，它的取值主要由apfc的輸出電壓打算。普通狀況下，空載輸出電壓有兩個(gè)作用：第一是

4、給點(diǎn)火電路提供輸入電壓，較高的空載電壓可以減小點(diǎn)火電路中的匝比；其次，因?yàn)榭蛰d電壓可打算輸出在金鹵燈啟動(dòng)前的儲(chǔ)能，而金鹵燈在擊穿以后，buck變換器的響應(yīng)速度還不足以提供能量給金鹵燈，因此，輸出電容的儲(chǔ)能將在這一短暫的時(shí)光內(nèi)向金鹵燈提供能量。buck電路的主要功能是實(shí)現(xiàn)金鹵燈的穩(wěn)態(tài)控制，即恒功率控制。所謂恒功率控制，就是在保證金鹵燈正常工作時(shí)，保持其輸出功率不變，從而實(shí)現(xiàn)良好的照明效果。圖2所示是傳統(tǒng)和改進(jìn)型buck電路暗示圖。在傳統(tǒng)的buck電路中，mos管的柵極和源極位于高電位側(cè)，uc3843輸出端不能挺直驅(qū)動(dòng)mos管，而需要通過隔離電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)，隔離電路通常采納光耦隔離和變壓

5、器隔離兩種辦法，光耦隔離需要引入另一組隔離電源，這將增強(qiáng)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，而變壓器隔離會(huì)引入電磁干擾，也會(huì)引起驅(qū)動(dòng)波形的失真，同時(shí)將顯然增大電路的體積?；趥鹘y(tǒng)buck電路的上述缺點(diǎn)。本文提出了一種新的改進(jìn)型buck電路，其電路2(b)該電路是buck傳統(tǒng)電路的變形。雖然該電路中元件的位置發(fā)生了變幻，但因?yàn)殡娐返耐負(fù)潢P(guān)系沒變，故其輸入輸出電壓關(guān)系沒變。圖2(b)中將mos開關(guān)管和置于逼近直流電源的地端，這樣uc3843就可以挺直驅(qū)動(dòng)mos管，而不需要驅(qū)動(dòng)隔離電路，從而削減了驅(qū)動(dòng)波形的失真，提高了驅(qū)動(dòng)電路的牢靠性，簡化了電路，減小了電路體積，降低了成本，同時(shí)，因?yàn)樵揵uck電路的輸出高電位側(cè)與b

6、uck電路輸入的高電位側(cè)是等電位銜接，因而也削減了干擾。本設(shè)計(jì)使buck電路工作在斷續(xù)模式下，由于斷續(xù)模式下所需的電感量比電流延續(xù)工作模式下的電感量要求要小，同時(shí)也可減小續(xù)流因反向復(fù)原而引起的損耗。對(duì)于70 w的金鹵燈，在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，若其buck輸出電壓vo為85 v，輸出電流io為0.824 a(70 w85 v)，buck輸入電壓vin為400 v，mos管的工作頻率偽50 khz，mos管的工作周期t為20s。那么，該電路在臨界狀態(tài)下的電感量為：代人數(shù)據(jù)計(jì)算可得l為812h。為了保證buck電路始終工作在斷續(xù)模式下，設(shè)計(jì)時(shí)可挑選l的值為650h。而mos管導(dǎo)通時(shí)的占空比為：計(jì)算可得，當(dāng)l

7、為650h時(shí)，d為0.194。若buck電路工作在50 khz的開關(guān)頻率下，那么，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的浪涌電流和開關(guān)斷開時(shí)的浪涌電壓對(duì)buck電路將形成較強(qiáng)的電磁干擾。試驗(yàn)發(fā)覺，在開關(guān)過程中毛刺較大，這是由開關(guān)眨眼電路中的電流變幻率比較大所導(dǎo)致的，這個(gè)毛刺對(duì)buck的其他電路會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)峻干擾。設(shè)計(jì)時(shí)可以通過在mos管兩端加rc緩沖電路的辦法來減小毛刺，同時(shí)在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，應(yīng)盡量降低電源線和地線的阻抗。因電源線、地線和其它印刷線都有阻抗，當(dāng)電源電流變幻較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大壓降，而地線壓降是形成公共阻抗干擾的重要因素，所以應(yīng)盡量縮短地線，并應(yīng)盡量加寬電源線和地線。4 試驗(yàn)結(jié)果基于上述鎮(zhèn)流器的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和對(duì)buck電路的分析，筆者設(shè)計(jì)了一臺(tái)70 w的三級(jí)低頻方波電子鎮(zhèn)流器，該電路的pfc輸出電壓為400 v，buck工作頻率為50 khz，輸出負(fù)載為70 w金鹵燈。當(dāng)金鹵燈穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，實(shí)測(cè)的buck輸出電壓約為85 v，其輸出電壓波形3所示。圖中，電壓波形有較小的紋波，它與輸出電壓的要求基本全都。圖4為buck電路的驅(qū)動(dòng)電壓波形，從圖中可知，其占空比為0.2，該數(shù)據(jù)與上述的理論計(jì)算基本全都。5 結(jié)束語本文提出了金鹵燈三級(jí)低頻方波電子鎮(zhèn)流器中buck