120W高可靠HID灯电子镇流器
图5是与点火相关的电路。点火期间，单片机给出的逆变桥驱动频率为62kHz，远高于正常工作的频率，继电器K1处于断开状态，C3、C4、L1、L2构成谐振环路，在C4上产生约600V的交流高压，经过VD1、VD2、C1、C2倍压整流，产生直流高压击穿VD3（800V放电管）。由于VD3的负阻抗特性，C1、C2中储存的能量会以脉冲的形式释放到点火变压器T1的原边，在副边感应出约8kV的脉冲电压，使得灯管内部击穿电离。一旦点火成功，灯电阻立即下降，谐振条件被破坏，电路不再产生谐振高压。
点火成功后灯电阻下降。由于前端DC/DC电路工作在限流状态，因此点火成功的标志是灯电压比较低（20V）。如果点火成功后立即改为低频（90Hz）工作，由于灯阻抗比较低，容易出现过流的现象。降压DC/DC电路在输出电压接近零的情况下不能很完美地实现恒流的功能。解决的办法是，点火成功后继电器K1并不立即闭合，在此后的100ms里，单片机给出的逆变频率是20kHz，不满足谐振条件，因而不会点火。在此频率下，C3、L2与灯串联，增加了负载阻抗，使得DC/DC电路不至于出现过流。这个阶段可以称为“维持电弧期”。灯电压上升到20V以上之后，逆变频率降低到90Hz，同时继电器K1闭合，进入正常工作状态。这样的控制策略使得启动过程十分平顺，不会出现电流冲击，提高了镇流器的可靠性，同时也有利于延长灯的寿命。
控制程序流程
图6 主程序流程及T0中断服务程序
程序流程如图6所示。程序首先判断是否有开机命令，有则判断输入电压是否高于200V，是就开始点火。点火期间逆变桥输出62kHz激励，主电路谐振，产生高压击穿气体放电管，经过T1给出高压脉冲激励灯管产生电弧。接下来程序控制逆变频率为20kHz，用于维持电弧，等待灯电压上升，然后控制逆变频率为90Hz，进入正常点灯状态。单片机以中断方式给出逆变器驱动信号，即每隔5.5ms中断一次，在中断服务程序中给出逆变器驱动脉冲，执行A/D转换，查表求出当前应该给出的控制电压，输出到DAC。其中，A/D转换程序采用了多次采样求平均的做法，消除偶然的干扰。
HID灯从点火成功到稳定工作需要一段时间。为了快速进入到稳定工作状态，控制程序在点灯最初的90s里将激励功率从额定值提高10%，90s预热结束后返回到额定功率。另外，在逆变桥换流时间内，单片机控制降压DC/DC降低输出电压，降低了逆变桥MOSFET开关应力。实现的方法是：在T0中断服务程序即将给出逆变桥驱动脉冲之前，将DC/DC控制电压降低，在脉冲给出之后恢复。
结论
本文所讨论的HID灯镇流器采用电流准连续DC/DC，既降低了开关应力，增加了可靠性，又提高了效率。谐振点火电路能输出高达8kV的点火电压，可以在熄灯后快速再次点灯。单片机控制程序降低了逆变桥的开关应力，而采用查表的方式实现恒功率控制，避免了复杂的计算，程序代码短，稳定可靠。
加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号：EEPW
或用微信扫描左侧二维码
