单片机在250w+hid灯恒功率电子整流器的应用研究
单片机在250W HID灯恒功率电子整流器的应用研究
单片机在250W HID灯恒功率电子整流器的应用研究
张才华
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2008(21)9
【摘要】简要介绍了P89LPC915单片机和UBA3843在HID电子整流器的应用.给出了三级控制系统的框图,说明了系统恒功率控制原理与方法.实验数据表明,系统输出功率稳定、控制精度较高、功率因数高和总谐波失真小.
【总页数】2页(P96-97)
【作者】张才华
【作者单位】浙江工贸职业技术学院,浙江,温州,325003
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于单片机控制的三级式恒功率金卤灯电子镇流器 [J], 孙爱如
2.一种基于STC12C5410AD单片机控制的恒功率金卤灯电子镇流器 [J], 盛晓东;王念春;余振中
3.功率因素控制在HID电子整流器中的应用研究 [J], 张才华;赵喜林
4.单片机在电子信息技术中的应用研究 [J], 林丽
5.单片机在电子电路设计中的应用研究 [J], 赵争
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一款基于MCU控制的高性能汽车HID灯电子镇流器
第19卷第5期重庆邮电大学学报(自然科学版)Vol.19 No.5 2007年10月Jo urnal of Chongqing University of Posts and Telecommunications(Natural Science)Oct.2007一款基于MCU控制的高性能汽车HID灯电子镇流器*帅欣1,董会宁1,李秋俊1,曾家黔2(1.重庆邮电大学光电工程学院,重庆400065;2.中国电子科技集团公司第二十四研究所,重庆400060)摘 要:设计了一款基于单片机(M CU)控制的高性能汽车高强度气体放电灯(HID)灯电子镇流器。
利用M CU实现HI D灯分段启动控制、恒电流控制、恒功率控制以及各种异常状态保护。
采用软开关变频控制方案使反激式变换器在额定输入工作电压下,始终处于临界导通状态,达到减小噪声和损耗并提高效率的目的。
关键词:电子镇流器;单片机;高强度气体放电灯;临界导通状态中图分类号:TM923.61;T M571 文献标识码:A文章编号:1673-825X(2007)05-0602-04 MCU-based electronic ballast for automotive high intensity discharge lampSH UAI Xin1,DONG H ui-ning1,LI Qiu-jun1,ZENG Jia-qian2(1.S chool of Optoelectronics Engineering,Ch ongqing Univers ity of Posts and Telecom munications,Chongqing400065,P.R.C hina;2.S ichu an Institute of Solid-S tate Circuits,China Electronics Technology G rou p Corpo ration,C hongqing400060,P.R.China)A bstract:A high-perfo rmance ballast sy stem co ntrolled by micro co ntrolle r unit(M CU)w as desig ned for automo tiv ehigh intensity discharg e(H ID)lam p.T he propo sed ballast using micr ocontro ller unit achieves the contro lling objec-tives of star t-up process,constant cur rent process,co nstant pow er process and abnor ma l sta tes pr otectio n step by step.In o rder to reduce the noise and impro ve the efficiency,a so ft-sw itching scheme using a variable f requency con-trol make s the fly back DC-DC conver ter opera ting in critical conduction mode(CCM)when input vo ltage is ty pical.Key wo rds:electr onic ballast;microco ntr oller unit(M CU);high intensity dischar ge;critical co nduction mode (CCM)0 引 言高强度气体放电灯(high intensity discharge, H ID)具有光效高、显色性好、长寿命等优点,在泛光照明中得到了广泛的应用,特别是金属卤化物灯同时具备上述优点而被称为最理想的光源[1]。
单片机在250W HID灯恒功率电子整流器的应用研究
器 ， 级 式 电 子整 流 器 沿袭 传 统 电感 镇 流 器 的 工 作 模 式 ， 要 思 三 主
想 是 使 电子 镇 流 器第 一 、 级工 作 在 高 频 状 态 下 ， 是 用 低 频 恒 二 但 流 源 来 直接 驱 动 高 压气 体 放 电灯 ， 能 够 稳 定 工 作 ， 需 电感 镇 灯 无
高气压放电光源 由于气体放 电电流密度大 、 发光亮度高 ， 习
惯上称之 为 高强度气 体放 电灯 （ ｉｈＩｔｎ ｉ ｓ ｈ ｒｅＬ ｍｐ Ｈｇ ｅ ｓｙＤｉ ａｇ ａ ， ｎ ｔ ｃ
必 须 按 照 一定 的控 制 逻 辑 和 特性 工作 ， 验 表 明 ， Ｉ 实 Ｈ Ｄ按 高 压 启 动 一 恒 流一 恒 功 率 三个 控 制 阶 段 为最 佳 。 ２ 三 级式 的 电子 镇 流 器 要提 高 系 统 的 功率 因数 、 低 Ｅ 降 ＭＣ宜 采 用 三 级式 电子 整 流
下 ， 体 分子 可 能 发 生 电离 并 产 生 可 自由 移 动 的带 电离 子 ， 电 气 在
图 １ 三 级 式 电子 镇 流 器 结构 框 图
三 级 式 的 电子 镇 流 器 的 主要 特 点 是 ：第 一 级 是 经 过整 流 的 市 电 通 过 Ｂ ｏ ｔ 构 的升 压 电 路 、采 用 Ｆ Ｎ７ ２ ｏ ｓ结 Ａ ５ ９进 行 Ｐ Ｃ 控 Ｆ 制 ，使 电 子镇 流 器 的 功率 因数 得 到 提 高 ，输 入 电 流谐 波大 大 降
认证 的 电子镇 流器 对 高 强度 气 体 放 电灯 的推 广 使 用 具 有 重 大 的 现 实 意义 。 １ 高 强 度 气体 放 电灯 的 特性 弧 光 放 电的称 为 高 强度 气 体放 电灯 ， 光放 电时 阴极 位 降较 弧 小， 电流 密度 较 大 ， 类 灯 通 常需 要专 门 的启 动 器 件 和 工 作 线 路 这 才能 正 常工 作 。 在通 常 情 况下 ， 体是 良好 的 绝缘 体 ， 能传 导 电 气 不 流 ， 是在 一 定 的 条件 下 ， 电场 、 辐 射 、 子 轰 击 和 高 温 加热 但 如 光 离
基于HID灯的电子镇流器控制技术综述
第 三代 照 明光 源—— 高强 度 气 体 放 电灯 （ 简称 Ｈ Ｄ灯 ） 作 为 目前 的 主 流 光 源 ，包 括 ：高 压 汞 灯 、 Ｉ
灯在 高频 电源下 工作 时光 输 出反而 略有 下降 的现 象 ，
第２ ３卷 第 ４期
陈 亚 爱 等 ：基 于 Ｈ Ｄ灯 的 电 子镇 流 器 控 制 技 术 综 述 Ｉ
过 高 的功率 会 损 害 灯 及 电 极 ，并 缩 短 灯 寿命 ，过 低 的功率 会导 致 电弧 不 稳 定 或 熄 灭 ，以及 造 成 过 低 的
Ｏ ， Ｏ
路 设计 电子镇 流 器 的 方 案 ，并 详 细 说 明 了演示 板 的
技术 特点 、工 作 原 理 和 实 现 途 径 。该 演 示 板 可 以 驱
ｌｍ ｐ Ｍ ｕ ｔ— ｓ ｅ ｔ ｓ ｈ ａ ｒ ｉｇ ｐ ｉ ｃｐ ｅ，ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｎ ｅｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｄｅ ｆｄ ｆｅ ｅ ｔ ａ ． ｌｉａ ｐ ｃ ， ｕｃ ｓｗｏ ｋｎ ｒｎ ｉｌ ｍ ｌｍ ｎ ａ ｉ ｔ ｏ ｓａ ｄ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ｘ ｏ ｉｆｒ ｎ ｏ
摘 要 ：小 型 化 、数 字 化 、高效 化 和 绿 色 化 是 镇 流 器 发 展 方 向 ，这 对 其 控 制 技 术 提 出 了 更 高 要 求 。 在 分 析 Ｈ Ｄ灯 Ｉ
启 动 特性 的 基 础 上 ，归 纳 了 点灯 各 阶 段 的 基 本 控 制 方 法 。 在 对 国 内 外 研 究 成 果 系 统 化 的 基 础 上 ，分 别 从 不 同 控 制 技 术 的 Ｔ 作 原 理 、实 现 方 法 、性 能 指 标 等 多 方 面 进 行 了 分 析 ，为 Ｈ Ｄ 灯 电 子 镇 流 器 控 制 技 术 的 研 究 和 应 用 提 供 Ｉ 参考。 关 键 词 ：Ｈ Ｄ灯 ； 电子 镇 流 器 ；控 制 技 术 Ｉ
基于单片机的金卤灯电子镇流器研制.
基于单片机的金卤灯电子镇流器研制0引言随着科技的迅猛发展，世界自然资源也以同样的迅猛速度消耗着，节能已经成为各国科研计划中的重要项目。
照明节能越来越引起人们的关注，并逐渐上升到保护资源和环境的高度。
近年来，得益于电力电子学的发展，节能型电光源配套设备也得到了迅速发展。
与传统的电感镇流器相比，电子镇流器自身能耗大为降低，性能参数大大提高，体积和重量大大减小，使用寿命延长，并且改善了照明质量。
金卤灯作为一种新型节能高强度放电灯，其显0 引言随着科技的迅猛发展，世界自然资源也以同样的迅猛速度消耗着，节能已经成为各国科研计划中的重要项目。
照明节能越来越引起人们的关注，并逐渐上升到保护资源和环境的高度。
近年来，得益于电力电子学的发展，节能型电光源配套设备也得到了迅速发展。
与传统的电感镇流器相比，电子镇流器自身能耗大为降低，性能参数大大提高，体积和重量大大减小，使用寿命延长，并且改善了照明质量。
金卤灯作为一种新型节能高强度放电灯，其显色性好，光色接近于太阳光，而且发光效率高，广泛应用于广场、码头、车间等室内外照明中。
因此，与其配套的电子镇流器也成为近几年研究的热点。
降低金卤灯及电子镇流器的成本，缩小其体积则成为研究的关键。
1 硬件电路设计1．1 金卤灯电子镇流器技术指标功率因数大于等95％；电流畸变系数小于等于10％；电流波峰系数小于等于1．7；使用寿命大于等于10 000 h；启动时间小于等于1 min；有过压、过流及异常状态保护功能。
1．2 电子镇流器的工作原理该电子镇流器的基本结构框图如图1所示，它主要由整流及功率因数校正电路、恒功率控制电路、高频逆变电路、点火电路及控制电路几部分构成。
该电路的输入为50／60 Hz，220V的工频交流电，在电源接通而灯未点燃时，经LC 谐振电路谐振后能产生3 kV以上的高压把灯点亮；而灯稳定工作以后，灯两端电压约为85 V，维持金卤灯的正常点燃。
1．2．1 整流与功率因数校正电路本电路的整流滤波是采用桥式整流电容滤波电路来实现的，通过EMI滤波器得到310V的直流电压送到APFC电路。
250W金卤灯电子镇流器设计
功 率 因数 校 正 （ Ｆ ）以提 高线 路 功 率 因数 ， 高 电 Ｐ Ｃ， 提 源 的 利 用 率 ，并 使 Ａ 输 入 电 流 谐 波 含 量 满 足 Ｃ ＩＣ １０ — — Ｅ ６ ０ ０ ３ ２等 标准 要求 。在 这一 点上 ， Ｉ Ｈ Ｄ灯 电
灯 的功率 ห้องสมุดไป่ตู้ ７ ～ ０ 而 常 用荧 光 灯 （ Ｃ Ｌ节 能 ０ ４ ０Ｗ， 含 Ｆ 灯） 功率 一般 不超 过 ４ 。 ０Ｗ
声 学 共 振 ， 现 灯 弧 抖 动 、 弧 ， 重 时 会 烧 毁 灯 出 熄 严 管。 正是 由于上 述 Ｈ Ｄ灯 的一 些 特点 ，在 Ｈ Ｄ灯 Ｉ Ｉ
鼷 国瘗 厕
要 求避 免声 学谐振 的产 生 。 拓 扑结 构 。
如 何 才 能 获 得 低频 矩 形 波灯 电流 和 灯 电压 而
１ ＨＩ Ｄ灯 电 子镇 流 器 设 计 考 虑
由于 Ｈ Ｄ灯功 率 比较 大 ， 流 器设 计必 须 带有 Ｉ 镇
通 过灯 电感 器 的 电流 又是 高频 电流 呢？这 是 困扰设
物 灯 （ 称金 卤灯 ） 简 和高压 钠 （ Ｓ 灯 均属 于 高强度 ＨＰ ）
放电（Ｉ 灯 。 Ｈ Ｄ） 与荧 光灯 比较 ， Ｄ灯 的主要 特点 如 ＨＩ
下 。
一
２ Ｖ， ０ｋ 而荧光 灯 的启动 电压仅 约 ８ ０ １０ ０ ～ ５ ０Ｖ 四是 Ｈ Ｄ灯在 点 火后 ， 要 经过 ２ ５ｍｉ 热 Ｉ 需 ～ ｎ加 阶段 再进 入 正常 燃 点 ， 而荧 光灯 是 先经 过 ０５ １ ．～ ． Ｓ ５ 的预热 再进行 点 火 ， 尔后 进入 正常燃 点 。
HID灯电子镇流器技术的应用
电子镇流器技术在高效节能 HID灯中的应用及其新潮发布:2012-11-19 | 作者:－－ | 来源: －－ | 查看:94次 | 用户关注：0 前言：新技术的呈现如今荧光灯镇流器设计正在向全电子化照明系统转化，日益成熟的电子镇流器技术现在能以更低的系统成本提供更好的性能。
与传统的电磁式镇流器相比，电子镇流器具有重量更轻、效率更高的特点，并且提高功率因素以及具有更佳的功率控制一致性。
但是，一直以来因为其更高的复杂性而难以设计。
而控制集成电路便是最新一代电子镇流器控制集成电路的代表。
它们能够弥补磁性镇流器不足。
其优点包括：无闪烁照明与无可0 前言：新技术的呈现如今荧光灯镇流器设计正在向全电子化照明系统转化，日益成熟的电子镇流器技术现在能以更低的系统成本提供更好的性能。
与传统的电磁式镇流器相比，电子镇流器具有重量更轻、效率更高的特点，并且提高功率因素以及具有更佳的功率控制一致性。
但是，一直以来因为其更高的复杂性而难以设计。
而控制集成电路便是最新一代电子镇流器控制集成电路的代表。
它们能够弥补磁性镇流器不足。
其优点包括：无闪烁照明与无可闻噪声及容易校正功率噪声。
与之对比，电子镇流器将低频60Hz转成髙频，因此它将电灯泡的闪烁大大降低，以之于感受不刭。
另外, 髙频产生更少的热，其效率也更高。
如今新款氙气灯(HID-High Intensity DischargeLamp)控制器（芯片）实现了完整的功能状态，可以实现灯的触发、频率控制和灯的正常运行，克服了设计挑战中的关键技术，从而获得了日常应用中电子镇流器的性能优势。
值此以其氙气灯(HID)控制器在电子镇流器上的应用为例作分析说明。
这是因为HID电子镇流器，可广泛应用于照明领域，该技术的研发符合国家发改委发布的《节能中长期专项规划》中的“节能重点领域和重点工程”的要求，并与国家重点建设的“绿色照明工程”相配套。
1 HID灯高效节能电子镇流器本架构介绍HID 灯电子镇流器的工作原理。
大功率HID灯数字式电子镇流器研究
（ 尔滨 工 业 大 学 ，黑龙 江 哈 尔 滨 １０ ０ ） 哈 ５０ １
摘 要： 针对 ｌＷ 农用 高压钠 灯 、 ｋ 高强度 气体放 电（ Ｄ 金卤灯 ， ＨＩ ） 开发 出 了适合 ２ ０ ２Ｖ交流输入 的 ｌＷ 数字式 电 ｋ 子镇流器 ： 设计 了基于 临界模式 Ｂ ｏｔ ｏｓ 型有 源功率因数校 正（ Ｆ 控 制器 ＭＣ ３ ６ Ｐ Ｃ） ３ ２ ２的 Ｐ Ｃ环节 ， Ｆ 效率达 到 ９ ％， ７ 功 率因数近似为 １ 全桥逆变器工作在 Ｌ 。 ｃ谐振网络的感性 区， 降低了开关管 的开通损耗 ， 整机效率达到 ９ ．％。 ６５ 利用单
（ ｒｉ ｓｔｔ ｏ ｅｈｏｏｙ Ｈａｂｎ１００ ， ｈｎ ） ＨａｂｎＩ ｔｕｅ ｆＴ ｃｎ ｌ ， ｒｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ ｎｉ ｇ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｔ ａｌ ｓ ｆ ｒ ｌ Ｗ ｇ ｉｕ ｔ ｒ ｌ ｉｈ ｐ ｅ ｓ ｒ ｏ ｉ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ｅ ｉ ｎ ｏ ２ Ｖ ｉ ｉ ｌｃｒ ｉ ａｌ ｔ ｏ ｋ ａ ｒ ｌ ａ ｇ ｒ ｓ ｕ ｅ ｓ ｄ — ａ ｏ ａ ｃ ｕ ｈ
ｕ ｍ ｎ ｅａ Ｈａ ｄ ａ ｐ （ Ｉ ｍ ｓ．ｈ ｏ ｓ Ｐｗ ｒ ａｔ ｏｒｃ ｏ （Ｆ ） ｓ ｇ ａｅ ｎｔｅｃ ｔａ ｍ ｌ ｐａｄＭ ｔｌ ｌ ｅＬ ｍ Ｈ Ｄ Ｌ ｐ ） ｅＢ ｏｔ ｏ ｅ Ｆ ｃ ｒＣ ｒ ｔ ｎ Ｐ Ｃ ａ ｉ ａ Ｔ ｏ ｅｉ ｔ ｅｉｂ ｓｄｏ ｒｉ ｌ ａ ｓ ｈ ｉｃ
１ 引 言
设 计 了一款 ２０ 交 流输 入 。ｋ 农用 高压 钠 ２Ｖ ｌＷ 灯 、 卤灯通 用 的 ｌＷ 数 字 式 电子镇流 器 。 与传统 金 ｋ 电感 式镇 流 器相 比 ． 功率 因 数 Ｐｗ ｒ ａｔｒ简称 其 ｏ ｅ ｃｏ。 Ｆ
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图１ 三级式电子镇流器结构框图 三级式的电子镇流器的主要特点是：第一级是经过整流的 市电通过Ｂｏｏｓｔ结构的升压电路、采用ＦＡＮ７５２９进行ＰＦＣ控 制，使电子镇流器的功率因数得到提高，输入电流谐波大大降 低，电磁兼容性也明显提高；采用适当的控制策略，使中间级的 Ｂｕｃｋ电路成为一种功率可调的恒流（恒功率）源；后面的方波逆 变器就工作在低频方式下，一般是１００～４００Ｈｚ左右，目的是避 免高压气体放电灯工作在直流状态下影响灯的寿命。三级式结 构中的第二级Ｂｕｃｋ型ＤＣ－ＤＣ转换电路采用单片机与电流型 ＰＷＭ控制芯片ＵＣＣ３８４３实施恒功率工作方式。为兼顾降低温 升和提高效率，ＵＣＣ３８４３工作在２１ｋＨｚ左右。第三级采用Ｕ． ＢＡ２０３０全桥驱动芯片进行４００Ｈｚ的方波逆变级的主开关的控 制。这种工作方式的电子镇流器驱动高压气体放电灯时，就不会 有声共振现象发生。 ３恒功率控制原理与方法 在图１系统主电路结构框图中，２２０Ｖ交流市电经ＥＭｌ和 整流后，通过由ＦＡＮ７５２９芯片组成控制电路进行升压ＰＦＣ控 制，输出４００Ｖ的恒定直流电压由功率ＭＯＳ开关进行ＤＣ—ＤＣ 转换，再通过由ＵＢＡ２０３０的全桥驱动电路进行低频转换后，提
2.学位论文 蔡毅 基于AVR单片机的250W HID灯电子镇流器的研究 2004
随着电力半导体器件、微电子技术的发展,作为研究采用电力半导体器件实现电能的变换与控制的科学——电力电子技术得到了长足的发展.几年前 ,电力电子技术常用在千瓦级和兆瓦级的逆变器和牵引机中.现在,电力电子技术在小功率范围中也得到越来越广泛的应用.目前,电力电子技术的功率等级 已经扩展到了毫瓦级.其中,电子镇流器是电力电子技术在小功率范围内的典型应用.在20世纪70年代,荧光灯用电子镇流器开始崭露头角,被人们认为是照 明电器发展史上的一项重大的技术创新.进入90年代后期,由于能源消耗和环境保护越来越引起人们的重视,逐渐形成了"绿色照明"的新兴产业.节能省电 的电子镇流器也就越来越受到人们的关注.随着国家对照明节能工程的重视,目前节能照明产品得到了大面积的推广应用,电子镇流器作为节能产品的重要 组成部分得到迅速发展.虽然产品种类繁多.但是并不能满足现在节能照明发展的要求,有些产品仍存在着CF(Crest Factor)大,谐波含量超标,控制复杂 ,成本较高等技术问题,很难全面普及.实际上电子镇流器与其他开关电源等电子产品有很多相似之处.其中涉及到高频变换,软开关,LC串联、并联以及串 并联谐振电路,EMI(Electro Magnetic Interference)滤波电路以及PFC(Power Factor Correction),频率调制(Pulse Frequency Modulation)等电力电 子的各个领域.因此设计和制作把灯点亮的电子镇流器并不困难,困难的是设计出性能满足国家标准规定的要求,而且价格上又能被接受,切实达到节能目 的的电子镇流器.针对这种情况,该文在全面分析各种电子镇流器结构特性及其优劣的基础上,根据市场行情,提出一种新型的数字控制高功率的HID(High Intensity Discharge)灯用电子镇流器的应用研究.采用先进的功能强大的AVR系列单片机来做控制芯片,简化了传统的控制驱动电路,用软件式实现了变 频调节,提高了启动速度.根据不同的HID灯负载,只需要改变单片机程序就可以了,硬件电路基本不需要做出改动,这样适用性就更强.还能保证了半桥逆变 器电路可以工作在软开关状态.
［收稿日期：２００８．３．１２］
虬０
图４ 系统控制电流、输出电压与时间关系示意曲线田 ４结束语
应用Ｐ８９ＬＰＣ９１５单片机和ＵＢＡ３８４３对２５０Ｗ的ＨＩＤ灯 进行恒功率控制，实验研究表明，系统能稳定工作，在稳定时输 出功率基本恒定，系统具有控制精度较高、功率因数高、总谐波 失真小，对电网的干扰和污染小的特点。
万方数据
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电话：ｆ０１０）６２３４１７５１，６２３２７３３１—８６７ 联系人：潘先生夏小姐
单片机在250W HID灯恒功率电子整流器的应用研究
万方数据
《工业控制计算机｝２００８年２１卷第９期
９７
供ＨＩＤ合适的电压。图２是控制电路框图，电压采样通过电阻 分压取ＨＩＤ灯管电压，电流采样电路是通过霍尔传感器ＡＳ７１２ 采ＨＩＤ灯电流，经整流放大送ＵＢＡ３８４３反馈输入端，与单片机 的电流给定值比较进行电流控制。
图２系统控制电路结构框图 Ｐ８９ＬＰＣ９１５是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司增强型ＬＰＣ９００系列中的一款 单片机，有１２个Ｉ／Ｏ口线，内含２５６ＢＹＴＥ ＲＡＭ、２Ｋ Ｅ２ＰＲＯＭ、 一个４输入的８位Ａ／Ｄ和一个单通道的８位Ｄ／Ａ，ＴＯＳＳＯＰｌ４ 脚封装。该款单片机特别适合控制量不多的系统应用，如ＨＩＤ 控制系统。
流，但是在一定的条件下，如电场、光辐射、离子轰击和高温加热
下，气体分子可能发生电离并产生可自由移动的带电离子，在电
场作用下形成电流，这种电流通过气体的现象称为气体放电。
高压气体放电（ＨＩＤ）灯工作在弧光放电区域，气体放电在
弧光放电区域有一重要特性：放电电流增大时，管压降反而减
小。这就是说，放电表现出一种负阻特性，也称为负伏安特性。
气体放电灯负伏安特性出现的原因是：在此区域内，当电流
Ｉ增加时，电子和正离子对产生的速率将高于损失速率，从而使
放电不稳定。为了维持放电的稳定，只有当电流Ｉ增大时，设法
减少电子的电离碰撞次数来减少电离量，亦即设法降低电子温
度。这必须使电子在电场中获得的输入能量减少，即要降低沿管
轴方向的电场强度，而轴向电场强度的降低，意味着管压降的降
一种照明用节能电器，自然成为实施绿色照明的重要内容之一，
电子镇流器在低压放电灯领域的应用已取得了满意的效果，与
传统的电感镇流器相比，体积和重量大大减小，节约了电能，提
高了光效，改善了照明质量。而目前高强度气体放电灯的电子镇
流器仍处于研制阶段，尤其是大功率恒功率控制和ＥＭＣ方面还
存在一定问题，未能得到广泛应用。因此，研制适合于高强度气
ＣＩ
ｃｍ洲
Ｍ１．撕ｃｌ＇１，
围５实ｍｌ ＨＩＤ灯电压波形图
圈３电流反馈控制补偿网络电路图 图３为电流反馈控制补偿网络电路图，从霍尔传感器来的 电流信号经整理放大１０倍后为Ｖｉ＝１．８５１０，电流给定信号为 Ｖｓ，静态关系式为： （Ｖ／一Ｚ５）／Ｒ３＋（Ｖｓ一２５）／Ｒｓ＝２．５／Ｒ４ （１．８５１０一２．５）／Ｒ３＋（Ｖｓ一２５）／Ｒｓ＝２．５／Ｒ４ Ｉｏ＝２．５Ｒ３／１，８５Ｒ４＋（Ｖｓ－２．５）Ｒ３／１．８５Ｒｓ＋２．５ 从上式可知，保持Ｒ３、Ｒ４和Ｒｓ不变，则输出电流Ｉｏ与单 片机给定信号Ｖｓ成正比，而给定信号可以根据采样电压Ｖｏ，通 过输出功率计算，即Ｉｏ＝Ｐｏ／Ｖｏ而得来。因此，实时采样输出电 压并计算出控制电流，便能对ＨＩＤ灯进行恒功率控制。本系统 的控制关键是单片机给定的电流控制曲线，实验证明，采用如图 ４所示的电流变化曲线能很好地匹配ＨＩＤ的特性，即启动时用 ５Ａ左右的大电流，而后逐渐减小到额定电流２．５Ａ左右，此时根 据实际电压实时调整输出电流以保持输出功率不变。图５是实 测ＨＩＤ灯电压波形图，图６是实测ＨＩＤ灯电流波形图。
单片机在２５０Ｗ ＨＩＤ灯恒功率电子整流器的应用研究
单片机在２５０Ｗ Ｈ Ｉ Ｄ灯恒功率电子整流器的应用研究
Ｃｏｎｓｔａｎｃｙ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ２５０Ｗ Ｈ Ｉ Ｄ Ｂａｌ ｌａｓｔ ｗｉｔｈ ＭＣＵ 张才华 （浙江工贸职业技术学院，浙江温州３２５００３）
摘要 简要介绍了Ｐ８９ＬＰＣ９１５单片机和ＵＢＡ３８４３在ＨＩＤ电子整流器的应用，给出了三级控制系统的框图，说明了系统恒 功率控制原理与方法。实验数据表明，系统输出功率稳定、控制精度较高、功率因数高和总谐波失真小。 关键词：单片机，ＨＩＤ，恒功率，电子整流器
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
张才华， Zhang Caihua 浙江工贸职业技术学院,浙江,温州,325003
工业控制计算机 INDUSTRIAL CONTROL COMPUTER 2008，21(9) 0次
参考文献(7条) 1.李桂臣.苏建徽.杜雪芳 600W高压钠灯电子镇流器的研制 2006(2) 2.刘胜利 现代高频开关电源实用技术 2001 3.张占松.蔡宣三 开关电源的原理与设计 2004 4.路秋生 常用电子镇流器电路及应用 2006 5.K.F.Kwok.K.W.Eric Cheng Dong Ping General study for design the HID ballasts 2006 6.Ron LenK.张军明 实用开关电源设计 2006 7.张卫平 开关变换器的建模与控制 2006
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ｓｉｇｎ ｔｈｅ ＨＩＤ ｂａｌｌａｓｔｓ［Ｊ］：Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ａｐ＿ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．ＩＣＰＥＳＡ ７０６．２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ—ａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ １２—１４ Ｎｏｖ．２００６：１ ８２—１８５ ［６］Ｒｏｎ ＬｅｎＫ．实用开关电源设计［Ｍ］张军明，译．北京：人民邮电出版 社．２００６：１５９—１７０ ［７］张卫平．开关变换器的建模与控制［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００６： １６６—１８９