金卤灯镇流器-MOS管利用计划
金卤灯布局和任务道理

金属卤化物灯(以下简称金卤灯）是一种气体放电灯，经由进程一个产生光电弧经由进程气化的气体夹杂物的汞和金属卤化物 (具备金属的化合物的溴或碘)。它是一品种型的高强度放电(HID)气体放电灯。在20世纪60年月开辟的，它们近似于汞蒸气灯，但包罗在附加的金属卤化物石英弧光管，其进步了效力和色采复原的光。最经常使用的金属卤化物是碘化钠。一旦电弧管到达其运转温度时，钠从碘离解，增添橙色和红色从钠D线的灯的光谱作为金属电离。其成果是，金卤灯具备较高的发光效力每瓦摆布75-100流明，是汞的两倍摆布蒸气灯和3至5倍的白炽灯，并产生激烈的红色光。灯胆寿命为6000至15000小时。因为接纳的最有用的来历之一CRI白光，金属卤化物在2005年停止了照明行业中增添最快的范畴。它们用于广区顶部照明贸易，产业和大众场合，如泊车场，活动场，工场和批发商铺，和室第的宁静照明和汽车前大灯(氙气大灯)。

该灯由一小的熔融石英或陶瓷 电弧管，此中包罗的气体和电弧，封锁其具备一涂层，以挑选出一个较大的玻璃灯胆内的紫外光产生的。它们在之间的压力下操纵图4和20个大气压，和须要出格的夹具宁静地操纵，和电镇流器。金属原子产生大局部的光输入。他们须要几分钟的预热期到达全光输入。

因为高CRI白光的最有用的来历之一，金属卤化物在2005年是照明行业中增添最快的范畴。它们用于广域顶灯贸易，产业和大众场合，如泊车场，活动场，工场和批发商铺，和小区保安照明和汽车前大灯(氙气大灯) 。图示出在385nm，422nm，497nm，540nm处，564nm，583nm(最高)，630nm的，和674nm峰值的典范的金卤灯的输入光谱。

金卤灯镇流器

电子镇流器35W金卤灯胆电弧中的金卤灯，在一切气体放电灯具备负电阻特征; 也便是说，只需经由进程灯胆的电流增添时，电压两头减小。若是灯胆是从一个恒压源供电，如间接从交换布线，电流将增添，直到灯胆粉碎自身; 是以，卤化物灯胆须要电镇流器限定电弧的电流。

有两品种型：

电感镇流器 -很多装配利用一个电感镇流器，也被称为磁镇流器，近似于那些与所用的荧光灯。这包罗一个铁芯的电感器。电感器供应了一个阻抗AC电流。若是经由进程灯的电流增添，电感削减，以坚持电流受限的电压。电子镇流器 -这些更轻，更松散。它们由一个的电子振荡器，其产生高频电流以驱动灯。因为他们有比电感镇流器低电阻丧失，他们是更节能。可是，高频次操纵不增添灯效力作为荧光灯。

脉冲启动的金卤灯胆不包罗肇端电极，它撞击弧，并且须要的点兵器，以产生一个高电压(1-5千伏冷击，用在热重燃30千伏)脉冲来启动弧。电子镇流器包罗在一个包中的点兵器电路。美国国度规范协会(ANSI)的灯镇流器体系规范成立的一切的金属卤化物组分的参数(与一些较新的产物除外)。

自镇流灯停止2012年，有几家公司已起头供应自镇流金卤灯间接代替白炽灯和自镇流水银灯。这些灯包罗具备起动电极的电弧管，和一个管状的卤素灯，其毗连在串连和用于调理在弧光管的电流。电阻供应限定的肇端电极的电流。像自镇流汞汽灯，自镇流金卤灯间接毗连到主电源，并且不须要内部镇流器。与此相反的前，这些灯凡是具备明白的内部灯胆不涂层，使得在电弧管和卤素灯管较着从内部可见的。

色温

因为所产生的更白，更天然光，金卤灯最后首选的蓝色水银灯。跟着引进专业化金属卤化物夹杂物，金卤灯，现已与相干色温从3000 K至20000 K.色温能够或许从灯稍有变更，以灯，并且这类感化是较着的处一切很多的灯被利用。因为灯的色采特征趋势灯的寿命时代转变，按照灯胆已被销毁，100小时(调味)以后的色彩被丈量的ANSI规范。较新的金属卤化物的手艺，被称为“脉冲启动”，具备改良的显色性和更可控的开尔文方差(±100至200开尔文)。

金卤灯的色温也能够或许经由进程电气体系的供电在灯胆自身的灯胆和制作差别的电特征的影响。若是一个金卤灯胆是因为较低的能源缺乏，操纵温度，其光输入将是因为汞的零丁的蒸发的蓝色。这类景象能够或许升温时代中能够或许看出，当弧光管还不到达全部任务温度和卤化物还不完整蒸发。它也与调光镇流器很是较着的。逆是实在的一个灯胆过于壮大，可是，这个前提能够或许是风险的，能够或许致使电弧管爆炸，因为过热和过压。

启动和预热

通电后，400瓦金卤灯未几“冷”(下操纵温度)的金卤灯不能当即起头产生其充实的光量，因为在内侧弧室中的温度和压力所须要的时辰来到达完整的操纵程度。启动初始氩弧焊(或氙汽车)偶然须要几秒钟，(取决于灯胆范例)的预热期可长达五分钟。在此时代，该灯显现出差别色彩的各类金属卤化物在电弧室汽化。

若是电源间断，乃至简略地说，在灯的电弧燃烧，而存在于热发光管的高压力将防止复兴弧的弧;与普通的点兵器的5-10分钟冷却期将要求可从头启动灯之前，但具备出格点兵器而出格设想的灯，电弧能够或许当即从头成立。在不刹时重燃才能灯具，电源的刹时丧失能够或许象征着不光芒几分钟。为宁静起见，很多金卤灯具备冷却和复兴弧时代任务备份卤钨灯的白炽灯。一旦金属卤化物restrikes和升温，白炽灯光宁静封闭。暖和的灯也常常须要更多的时辰比起头完全的凉了一盏灯充实阐扬其亮度。一切的HID电弧管强度降落了他们的平生，因为各类身分，如化学侵蚀，热应力和机器振动。跟着灯的老化电弧管变色，接收光芒和愈来愈热。管将持续成为弱直到它终究失利，从而致使管的分裂。

虽然如许的失利与寿命的竣事相干联，电弧管能够或许在任什么时辰候会失利，因为看不见制作错误谬误如显微裂纹的乃至是新的时辰，。可是，这是相称少见的。制作商凡是“淡季”的新灯查抄这些错误谬误灯分开制作商的房舍之前。因为金卤灯含有一明显高压气体(最多至50psi)，电弧管的失利是不可防止暴力事务。电弧管的片断被发射，以极高的速率，在一切方向上，惹人注视的有充足的力在灯的外灯胆以使其断裂。若是灯具不二级防护(如镜头，碗或屏障)，那末碎片极热片会掉上去砸到职员和财产的光芒之下，有能够或许形成严峻危险，破坏，并能够或许形成严峻修建火警若是易燃物资存在。

金卤灯镇流器道理图

为了确保金卤灯不显现声谐振，电子镇流器普通任务于低频方波状况。传统的低频方波电子镇流器包罗3级布局：功率因数校订电路、降压电路和全桥逆变电路。这类布局很是庞杂并且形成了镇流器的本钱高贵。简化电路、降落本钱已成为此刻研讨的重点。一种体例便是把前两级功率因数校订和降压电路构成一级。这类体例能够或许减小镇流器的体积，可是能够或许陪同带来的题目便是降落了功率因数校订电路的表现，增添了开关器件的应力等倒霉身分。另外一种体例便是把降压电路和逆变电路组合在一路。这类体例能够或许降落镇流器的体积和本钱，可是节制体例能够或许绝对庞杂。

组合降压电路和半桥逆变电路在一路的计划是此刻比拟风行并且可行的体例。因为这类体例的电路绝对最为简略，本钱最低。为了增进这类计划的普遍利用，简化它的节制体例，降服这类电路的错误谬误，进步它的靠得住性就成为研讨的重点。

本文对此种电路提出了一种新型节制体例，并且提出一种简略有用的体例降服此电路在输入电流换向时产生的电流过冲题目，降落了波峰系数。

1 电路描写

电路的布局框图如图1所示。

2.电路任务模态的阐发

S1、S2的门极旌旗灯号如图2所示。当S1任务于高频状况时，S2被断开。此时，电路等效于一个Buck电路，S1相称于主功率开关，而S2的体二极管相称于Buck的二极管。两个开关管的任务状况会以400Hz的一个频次瓜代变更。如许，就能够或许获得一个低频的方波电流输入供应灯。

二极管关断时存在一个反向规复题目，这会大大增添器件的开关消耗。为了防止这类环境的产生，咱们让电路任务在电流断续状况下。图3是逆变级Buck电感电流的状况表现图。

当S1任务于高频状况而S2断开时，电路任务于3种任务形式。

1.形式1

S1守旧，电流流过C1、S1、Rs、灯、焚烧电感和Lc图4是这类形式的等效电路图。此中焚烧电感的电感量远远小于电感L的电感量，假定电容C上的电压在每一个开关周期中坚持不变，电感L上的电压VL为

S1断开，因为电感电流不能渐变，电流流过Rs、灯、焚烧电感、L、C2和D2o。图5是此种形式的等效电路图。电感L的电压为

S1依然处于断开状况。可是电感￡的电流降为零。此时，电容C给灯供应能量，电流流过C、Rs、灯和焚烧电感。图6是此种任务形式的等效电路图。假定电容充足大，电容上的电压坚持不变，咱们能够或许从式(1)、式(2)中获得输入的灯电压为（插图）

式中：系数k1与电感电流降落时辰有关，在图3中有着明白的表现。

当S1断开，S2任务于高频开关状况时，电路的任务进程根基上和下面的阐发分歧。

按照下面的阐发，在每半个低频周期内半桥逆变电路能够或许等效为一个Buck降压电路。从而一个半桥逆变电路既能够或许供应给灯一个适合的T作电压又能使灯任务于低频方波状况。

1.2 闭环节制

因为金卤灯的负阻特征，为此咱们节制镇流器的输入显现为电流源的特征，以保障灯的不变任务。图7是半桥电路的节制体例框图。经由进程Rs采样灯电流。采样电阻Rs上的电压是一个低频的方波旌旗灯号。起首经由进程运放l把这个旌旗灯号缩小，而后颠末一个整流电路把这个交换的方波旌旗灯号整流成直流，再颠末RC滤波后停止PI调理，调理输入为一个恒流源。可见这类节制体例等效于DC/DC的节制体例，简略且有用。（插图）

1.3 电流过冲

可是，这个电路存在一个严峻题目便是在每一个输入电流换向的刹时会有很大的电流过冲。如许的尖峰电流会大大降落灯的利用寿命。本文提出了一种简略有用的体例降服这个题目。

图8是半桥驱动门极旌旗灯号的产生电路，此中的D触发器、两个与门和两个或非门组合在一路用来减小驱动旌旗灯号的占空比。而这个功效由节制脚(CP)来节制，当CP为高时，驱动的占空比就能够或许减小为约莫本来的一半。如许咱们就能够或许在每一个输入电流换向的刹时给CP一个高电平，减小驱动的占空比，以大大减小乃至消弭过冲电流。图9为一个简略CP节制旌旗灯号的产牛电路。图7为脚CP旌旗灯号与低频逆变旌旗灯号的时序图。（插图）

2 尝试成果

接纳上述节制体例的一个70W金卤灯电子镇流器样机已实现。电路首要参数以下。

L="380" μH;

C=1μF;

Vo="200V";

fh="100" kHz;

f1=400Hz。

此中：fh为半桥电路驱动的高频和低频频次;

f1为半桥电路驱动的低频频次。

图11显现了输入电流换向时驱动旌旗灯号的变更。图12为输入电流换向时电感电流的变更，能够或许看到电流的过冲相称小。图13为焚烧脉冲，因为焚烧是在低频环境下停止，以是焚烧胜利率很高。图14为灯普通任务时的电流和电压波形，能够或许看出灯电流根基不电流过冲的环境产生。零件效力约为90%，波峰系数为1.1。（插图）

金卤灯镇流器-MOS管利用计划

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