70W金卤灯镇流器.pdf

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1、AN-1081 Application Note AN-1081 基于基于 3253+3211 全桥电路的金卤灯镇流器方案全桥电路的金卤灯镇流器方案 一、 总述： 金卤灯有以下特点： 1）为了避免灯的两个电极的温度不同， 金 卤灯要求用交流电流驱动。 2） 金卤灯的触发电压高。 由于金卤灯的灯 体内充有金属卤化物，具有较高的触发电 压，一般在“冷态” （环境温度下）时的触 发电压是 2KV 以上。 3） 不能在高频下工作。 一般的荧光灯高频 镇流器的工作频率是在 40KHz 左右， 而金卤灯的工作频率限制在 50Hz10KHz。 若金卤 灯的工作频率在 10KHz1MHz， 将会发生声共振，

2、引起灯弧抖动或熄弧， 对灯造成损害。 为防止对灯造成损害。一般将金卤灯的工作频率设置在 100Hz400Hz 的范围上。频率 低于 100Hz 时,灯易闪烁。 基于 3253+3211 全桥电路的金卤灯镇流器方案是利用两个自振荡半桥驱动电路 （3253、3211）组成的全桥电路进行工作的,电路主要由 EMI 滤波整流电路（220VAC 通过 EMI 滤波电路后桥堆全桥整流。 ） 、PFC 功率因素控制电路（6562 电路） 、BUCK 型 降压电路（3845 电路） 、全桥驱动电路(32533211)、高压点火电路构成。 金卤灯镇流器的基本结构框图如下： 1 AN-1081 二、滤波整流电路：

3、 滤波整流电路如图（黑虚框内的为 EMI 滤波电路） ： EMI 滤波器能有效的防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作、防止 外来电磁噪声干扰电源的负载的工作、抑制电源设备本身产生的 EMI、抑制由其它设 备产生而经过电源传播的 EMI。 三、功率因数（PFC）控制电路（6562 电路） 功率因数（PFC）控制电路采用过渡模式（Transition Mode）工作的电流型功率因数 控制器6562。其主要特点是在高线性乘法器中嵌入了AC输入电流总谐波失真（THD） 最优化电路，可提供非常低的AC输入电流失真。 2 AN-1081 PFC 控制电路部分电路图如下： 考虑到 6562 自身电

4、源和后面用的 BUCK 降压控制芯片 3845、 控制电路芯片以及全 桥控制芯片 3253、3211 的电源供电，为简便电路结构，设计 VCC 为 BUCK 降压控制芯 片 3845，控制电路芯片以及全桥控制芯片 3253、3211 的总供电电源。 图中电路输入电压是市电整流后的电压 310VDC，输出电压设置为 400V。 图中，变压器 L2 的磁性元件采用 EE25/20 型，初级绕组 100 匝，用 120.2mm 的绞合线；次级绕组 1 为 6 匝，用线径为 0.3mm 的绝缘导线，通过电阻 R10 向 6562 提供过零电流检测信号；次级绕组 2 为 6 匝，用线径为 0.3mm 的

5、绝缘导线，提供 6562 自身电源和后面用的BUCK降压控制芯片3845， 控制电路芯片以及全桥控制芯片3253、 3211 的电源供电。 四、BUCK 型降压电路（3845 电路） 由于 35W、 70W 金卤灯工作电压为 80V 左右， 可以采用较为简单的 BUCK 降压电路。 3 AN-1081 如图为 BUCK 的主线路图： 图中，利用 3845 的电压反馈脚 VFB 进行控制空载高压（348V） ，来减少触发升压 变压器的匝数比。 （对于得到相同的触发电压如 2KV，空载电压越高，升压变压器的匝 数比越低，制作升压变压器越方便，越经济） 利用 3845 的电流采样脚 ISENSE 来

6、完成镇流器对金卤灯的恒功率输出功能。将金 卤灯的电流、电压采集后经过比较综合后送给 3845 的 ISENSE 脚，达到恒功率控制。 镇流器的保护电路（延时启动、无灯保护、短路保护）的信号，经过比较，反馈 给 3845 的 COMP，当镇流器需要实施保护时，将 COMP 脚经过 220R 电阻拉到 GND,从而 关断了 3845 的 PWM 输出，关闭 BUCK 电路降压功能。 1） 、高压点火启动电压产生： 根据 3845 的工作原理， 电路上电后， 空载电流很小， BUCK 电路的输出电压 VLIGHT 由 3845 的 PIN2 脚 VFB 控制，3845 VFB 的电压控制在 2.5V

7、，有 262827R VFB RR VFBVLIGHT = + 即 VFB R RRVFB LIGHTV+ + = 26 )2827(* 4 AN-1081 )(3485.2 9.3 )270270(*5 .2 V=+ + = 这个启动电压决定了镇流器的点火电压的大小。 高压点火电路如右图：图中的 STPA200 为半导体放电管，其击穿电压为 200V。当 AB 间电压即 VLIGHT 电压为 348V 时， STPA200 被触发击穿， AB 间通过变压器的初 级线圈和电容 C31 构成谐振电路， 再通过变 压器 T1 升压得到灯的启动电压， 升压变压器的磁性元件采用 EE29 型，初级绕组

8、 10 匝，用线径为 0.4mm 的绝缘导 线；次级绕组 1 为 42 匝，用线径为 0.4mm 的绝缘导线；次级绕组 2 为 63 匝，用线径 为 0.4mm 的绝缘导线。采用两个次级绕组的目的是平衡金卤灯的两个电极。 灯两端的启动电压是： 34842/10+34863/103.654KV2KV(满足灯的触发启动 要求)。 2） 、恒功率控制： F E C B A D 如图、启动时 V-LIGHT 电压为 348V，此时 A 点的电压是 12V 左右，大于 B 点 7.2V 从而 C 输出为低电平；D 点的电压是 12V 左右，从而 E 点的电压是 12V，F 点的电压实 5 AN-1081

9、 际为 10V 左右。而 3845 的 ISENSE 脚反馈电压最大为 1V，此时电路的电压很大，电流 很小。 启动后，灯的电阻很小，348V 的 V-LIGHT 电压迅速降到 25V 左右，此时，D 电压 为 1.56V， E 为 1.56V， 而 A 点由于有 C19 的 220uF 的大电容， 没有马上降到小于 7.2V （B 点电压）以下，导致 C 点输出仍然为低,F 点的电压很低。此时电路为电压低，电 流大的启动维持阶段。 随着而 A 点 C19 的 100uF 的大电容慢慢放电，C 点输出电压也慢慢升高,同时 F 点的电压也变大，慢慢减小了控制电流；同时灯体的温度升高，内阻也渐渐变

10、大，灯 两端的电压慢慢升高。这个过程就是灯的电压慢慢变大（25V-80V） 。而灯的电流随着 慢慢变小，维持恒功率的过程。 3） 、必要的保护电路： A）延时启动电路，如下图： A B 上图中，当 12V 电压得到后，A 点经分压电阻迅速得到 6.375V 电压，而 B 点电 压需要通过 470K 的电阻 R49 和电容 C22 充电， 需要一定的时间才能升到大于 6.375V。 在小于 6.375V 之前，LM399 的输出为下拉到地。从而将 3845 的 COMP 脚拉低。关闭输 出电压 VLIGHT；在 A 点电压大于 6.375V 后，LM399 输出开路，3845 控制输出电压 VL

11、IGHT 为 347V。这样，就起到了开机延时启动的功能。 6 AN-1081 B）无灯保护，如下图： B A C 当镇流器输出没有接灯时，V-LIGHT 的电压为点火电压 348V。A 点电压慢慢地充 电，当 A 点电压大于 B 点电压 7.14V 时，LM399-1 输出为拉低，小于 C 电压 6.375V， 这样LM399-4输出为拉低到GND， 从而将3845的COMP脚拉低， 关闭输出电压VLIGHT。 A 点的电压由于由二极管反接，不会马上降下来。VLIGHT 的低压将维持下去。这样有 效的完成了无灯保护（无灯时高压输出对镇流器自身和人体都是危险的） 。 当镇流器输出接上灯时，VL

12、IGHT 的电压为从启动电压 348V 降为 25V。A 点电压来 不及充到B点电压7.14V， 由于VLIGHT电压之后为80V， 此后A点电压不会升到7.14V， LM399 的-1 输出为开路，LM399-4 输出也为开路，3845 工作正常，完成了有灯不保护 功能。 C）短路保护。如下图： A B 7 AN-1081 当镇流器启动时，如上图红色框中，连接了这三个电阻，导致当 3845 没有工作 时，输出电压 VLIGHT 也有 20V 左右。 在短路保护电路中，启动时，A 点电压为 0.7479V，当 VLIGHT 的电压为 20V 时， B 点电压为 1.25V 大于 A 点电压，所

13、以 LM399-2 输出为开路，允许 3845 工作。 但是当接上灯为很大负载（短路） ，启动时 VLIGHT 的电压会从 348V 降到 12V 以 下，这样 B 点电压会小于 A 电压，LM399-2 输出为拉低到 GND，从而将 3845 的 COMP 脚拉低，关闭 3845 工作，从而起到了短路保护功能。 五、全桥驱动电路(3253+3211) 电路图如下： 8 AN-1081 金卤灯镇流器采用 3253+3211 组成全桥驱动电路，通过选择 R67 和 C29 大小来设 置 3253 的工作频率为： Hz CTRT f154 1004738.1 1 38.1 1 = = = 将 32

14、11 的 IN 脚和 3253 的 RT 脚连接，使它们输出同步。此时全桥的工作频率为 154Hz,满足金卤灯的工作频率设置要求（在 100Hz400Hz 的范围上） 。 六、70W 金卤灯镇流器参数： 设计输入功率：78W 实际测试输入功率：78.4W 设计功率因数：0.95 以上 实际测试功率因数：0.98 设计输出电压：80V10V 实际测试输出电压：76.4V 设计启动时间：5 分钟 实际启动时间为：2 分 30 秒 9 AN-1081 附录： 附录一） 、电路原理图： 10 AN-1081 附录二） 、电路 PCB 图： 11 AN-1081 附录三）BOM 表： 参数 编号 封装

15、0.1uF/400V C1，C2 RAD10 0.47uF/400V C3 RAD20 0 R R6,R9,R63,R64 R1206 1.2R R58 R1W/25 1K R69 R0805A 1N4007 D1,D2,D3,D4,D15 D1206A 1N4148 D9,D11,D14,D16,D17,D18,D19,D20D1206 1N5242B Z1 D1206 1R R17,R18,R57 R1206 1uF C22,C24,C27 C1206 2.0A/250V F1 R1/2/600A 2.4M R31,R32 R1206 3.3K R29 R0805A 3.9K R26 R0

16、805A 4.7nF C13,C15 R0805A 4.7nF/3KV C33 Y10 5.1K R24,R47,R48 R0805A 6.2K R5,R16 R0805A 10K R40 R0805A 10M R34 R0805A 10R R59,R60,R61,R62,R23,R11 R0805A 10k R12 R0805A 10nF C4,C14 R0805A 22K R37,R45,R50 R0805A 22uF/50V C21 RB/6.3/2.54 22uF/450V C10 RB/16/7.62A 33K R42,R51 R0805A 12 AN-1081 47K R67,R53,R68 R0805A 47n/630V C31,C30 RAD10 47uF/50V C17,C23,C37 RB/6.3/2.54 62K R54 R0805A 68K R10,R44,R55 R0805A 75K R7,R8,R35,R36,R38,R39 R0805A 100K R25,R41,R70 R0805A