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，220 V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310 V的直流电压送到APFC电路。而APFC是用功率因数控制芯片L6561完成的。其电路图如图2所示。

　　APFC的基本工作原理如下：主回路的输出电压Vo。和基准电压VREF比较后，输入给电压误差放大器EA，整流电压检测值VM1和误差放大器的输出电压信号Verr共同加到乘法器M的输入端，乘法器M的输出作为电流反馈控制的基准信号。电流误差放大器CA的输出与电感零电流检测器(ZCD)的输出作为开关管VG驱动器的输入信号，控制开关管的开通和关断，保证电感电流的峰值跟踪整流电压，从而使输入电流(电感电流的平均值)与输入电压的波形基本一致，提高输入端功率因数，降低电流畸变程度。

　　1.2.2 恒功率控制电路

　　金卤灯在使用寿命期间，灯电压会随着灯管的不断老化而升高，而传统的电感镇流器具有恒流特性，导致灯功率不断增大，从而加速灯管老化。本文采用了具有限流限压功能的近似恒功率控制方案，具有成本低，性能稳定的特点，在电网电压波动以及灯管老化等因素造成灯电压变化时，均能自动实现恒功率输出。其电路原理图如图3所示。