中心議題：

• 太陽能低壓鈉燈電子鎮流器研發解決方案

解決方案：

• DC/DC升壓電路的設計與實現
• 高頻鎮流器電路的設計與實現

 引言

太陽能作為綠色能源將是國家大力推廣的節能項目，而低壓鈉燈是照明工程節能改造及太陽能照明係統的最佳光源，它以其高光效200lm/W及長壽命，視見分辨率高，對比度好，不受環境溫度影響的優點而被廣泛應用於道路
、高架橋
、suidaohejiaochalukoudengnengjiandugaohexiansexingyaoqiubugaodedifang。diyanadenghaijuyoubuxuanmu，buhuiyinhuanjingqitideshihuazuoyongerchanshengdengjuguangxuexitongguozaosunhuaidexianxiang。guoqudiyanadengshiyongdeshichuantongziouloucidianganzhenliuqi

，yinzishentijida、重量高
，自身損耗大（18%），在(zai)工(gong)頻(pin)供(gong)電(dian)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，有(you)明(ming)顯(xian)的(de)頻(pin)閃(shan)效(xiao)應(ying)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)了(le)低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)的(de)光(guang)放(fang)提(ti)高(gao)，且(qie)其(qi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)隨(sui)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)的(de)波(bo)動(dong)變(bian)化(hua)較(jiao)大(da)
，嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)燈(deng)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)壽(shou)命(ming)，能(neng)耗(hao)特(te)高(gao)等(deng)缺(que)點(dian)，嚴(yan)重(zhong)製(zhi)約(yue)了(le)低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)。研(yan)製(zhi)高(gao)效(xiao)、環保、體積小
、長壽命
、性價比高的太陽能低壓鈉燈電子鎮流器已成為大勢所趨。與所有的鎮流器一樣，低壓鈉燈呈現負阻特性。

l 係統控製策略

太tai陽yang能neng低di壓ya鈉na燈deng電dian子zi鎮zhen流liu器qi是shi由you太tai陽yang電dian池chi陣zhen列lie來lai供gong電dian
，由you於yu太tai陽yang電dian池chi陣zhen列lie具ju有you非fei線xian性xing的de電dian源yuan特te性xing
，為wei保bao證zheng陣zhen列lie在zai任ren何he日ri照zhao和he環huan境jing溫wen度du下xia都dou將jiang提ti供gong相xiang應ying可ke能neng的de最zui大da功gong率lv輸shu出chu，因yin此ci

，要yao求qiu鎮zhen流liu器qi白bai天tian能neng自zi動dong跟gen蹤zong最zui大da功gong率lv點dian給gei蓄xu電dian池chi充chong電dian，晚wan上shang經jing光guang控kong元yuan件jian檢jian測ce太tai陽yang電dian池chi電dian壓ya和he定ding時shi器qi件jian來lai決jue定ding是shi否fou自zi動dong點dian亮liang低di壓ya鈉na燈deng。 太陽能低壓鈉燈電子鎮流器基本結構如圖1所示。主電路基本分為二部分，第一部分足DC/DC升壓電路，第二部分為逆變部分。從本質上講
，它是一個DC/DC/AC變換電路。

2 DC/DC升壓電路的設計與實現

如圖2所示
，DC/DC驅動芯片采用美國矽通公司生產的電壓型PWM控製器SG3525A，SG3525A是一種性能優良

，功能齊全，通用性很強的單片集成PWM控製器
，該芯片簡單可靠且使用方便靈活
，通過外接適當電路，不僅能夠實現PWM控製

，還可以完成輸入軟啟動
、過載限流、欠壓保護、死區調節等多種功能。 [page]
其工作原理為將升壓變壓器的中心抽頭接於正電源，兩路相反的PWM驅動脈衝送至開關管S16
、S17的基極，從而控製兩隻功率管交替工作
，得到的方波交流電壓經變壓器輸出
，經電感L16和電容濾波得到360V直流。電流檢測電阻(R41//R42)得到的電壓接到SG3525A的腳10來實現過流保護。R37、R38和R45為電壓采樣，構成電壓負反饋

，因而提高了電路的可靠性。SG3525A及控製電路的電源都來自蓄電池，D16為防反接二極管。DC/DC從12V蓄電池電壓升到360V直流電，供後級鎮流電路點燈。

3 高頻鎮流器電路的設計與實現

根據低壓鈉燈的特點，對電子鎮流器有以下要求。

1)給燈的兩電極間提供足夠高的啟動電壓，使燈正常點火(低壓鈉燈的啟動電壓低於1500V)。

2)在低壓鈉燈點火進入穩態工作後，應確保燈能穩定工作，要為燈提供一個大小合適且穩定的工作電流。

電子鎮流器的輸出功率
、施加於燈兩端的電壓和燈的實際工作電流必須與配接的燈參數相匹配。

3)必須將電流諧波含量控製在標準規定限定值以內
，以防止對電網造成嚴重汙染，並獲得高功率因數。

4)必須具備較高的安全性和可靠性。

高頻鎮流器電路采用了集成電路驅動芯片IR2153
，它能提供兩路非常幹淨的可驅動半橋逆變電路中上下兩個MOSFET功率開關管的信號。這種集成電路(即IC芯片)是自激的
，含有類似555定時器的RC振蕩器
，其振蕩頻率可由改變外接的RC組件的參數予以調整。此外，集成電路還有許多其它優點
，如：便於調光
、引入無功耗預熱啟動、增加保護功能等。 如圖3所示，其工作原理為：經前級升壓電路得到直流360V電壓，啟動時經R20向電容C18充電，當充到IR2153的啟動電壓時
，芯片正常工作
，產生PWM波來驅動兩隻MOSFET，使之輪流導通與截止，在其中心點VS(腳6)輸出幅度約為直流電壓的一半，即360V/2，其占空比約為50％的方波信號，經電感L1及電容C22和C24給燈管提供啟輝信號。S6導通時，VCC通過自舉二極管D5對自舉電容C19充電
，使VB(腳8)電壓比H0(腳7)電壓高出VCC，為lC內部高端驅動級提供直流電源。接於腳6的R24、C23串聯網絡起阻尼作用，可以減小方波輸出前沿的噪聲輻射，也有對S5、S6的續流作用。同時它將半橋中點電壓通過D15、D16整流，供給IR2153的VCC(腳I)直流電壓，不再由R20降壓供給，以減小功耗。

低壓鈉燈啟動電路采用了LC串聯諧振變換器，它是一種普遍應用於電子鎮流器的電路拓撲
，特別適合在熒光燈、低壓鈉燈等電子鎮流器中使用。它結構簡單，便於設計

，可靠性高

，可以滿足燈啟動和穩態工作的要求。LC諧振變換器由諧振電感L1、串聯諧振電容C22和並聯諧振電容C24組(zu)成(cheng)，在(zai)低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)啟(qi)動(dong)前(qian)，由(you)於(yu)低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)無(wu)燈(deng)絲(si)，並(bing)且(qie)電(dian)弧(hu)管(guan)中(zhong)填(tian)充(chong)的(de)隋(sui)性(xing)氣(qi)體(ti)未(wei)氣(qi)化(hua)，所(suo)以(yi)燈(deng)處(chu)於(yu)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)阻(zu)抗(kang)狀(zhuang)態(tai)
，可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)燈(deng)處(chu)於(yu)開(kai)路(lu)狀(zhuang)態(tai)。在(zai)半(ban)橋(qiao)LC諧振變換器中，串聯諧振電容C22，和並聯諧振電容C24共同串聯在一起和諧振電感L1在交流電源驅動下諧振
，從而在C24兩端產生高電壓
；在穩態工作的半橋LC諧振變換器中，串聯諧振電容C22和諧振電感L1在交流電源驅動下為燈負載供電，提供穩態工作所需的燈端電樂和燈電流，在並聯諧振電容C24中通過很小的旁路電流。

4 實驗結果

在低壓鈉燈電子鎮流器中采用了新型的異常保護電路和短路保護電路。如圖4所示
，在不接低壓鈉燈的情況下，在100ms的時間內電源先啟動後關斷，其中通道1為低壓鈉燈電壓波形
，通道2為半橋式逆變器芯片供電電源。在低壓鈉燈正常工作時，如燈突然斷開或接觸不良，即燈開路的情況下的波形圖，如圖5所示。同樣半橋式逆變器芯片IR2153供電電源斷開
，半橋逆變器停止工作。圖5中通道l為低壓鈉燈正常工作電壓波形，通道2也為半橋式逆變器芯片供電電源。這樣不僅保護了MOSFET功率管不因嚴重發熱而損壞

，而且還能在燈開路的情況下使半橋逆變器停止工作，節約電能。
[page] 圖6為低壓鈉燈啟動波形圖，由圖6可以看出，其啟動電壓最高值為4lOV，滿足了55W低壓鈉燈最低啟動電壓的要求
，其啟動周期為1s，可以滿足低壓鈉燈多次可靠觸發啟動。

圖7為低壓鈉燈正常工作電壓、電流波形圖
，圖7通道l為其正常工作電壓波形圖，電壓有效值為105V
，通道2為其正常工作電流波形圖
，電流有效值為O.50A，最大值為0.7A，功率為53W。
[page] 實驗用了一節12V的蓄電池供電，經DC/DC升壓電路將12V升到穩定的360V，實驗用低壓鈉燈型號為PHLIPS公司的55W BY22d，數字存儲示波器型號為DS-5000係列。研製的具有商品化的太陽能低壓鈉燈電子鎮流器如圖8所示，由於低壓鈉燈應用於街道照明引線不能太長
，采用了前極升壓電路與後極高頻鎮流電路分開沒計的方案。

5 結語

55W的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)經(jing)老(lao)化(hua)及(ji)高(gao)低(di)溫(wen)實(shi)驗(yan)表(biao)明(ming)電(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)，各(ge)種(zhong)保(bao)護(hu)工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)，基(ji)本(ben)實(shi)現(xian)恒(heng)功(gong)率(lv)控(kong)製(zhi)。低(di)壓(ya)鈉(na)燈(deng)可(ke)靠(kao)穩(wen)定(ding)的(de)工(gong)作(zuo)，說(shuo)明(ming)達(da)到(dao)了(le)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)，並(bing)且(qie)啟(qi)動(dong)電(dian)路(lu)能(neng)多(duo)次(ci)可(ke)靠(kao)啟(qi)動(dong)，結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)。