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高强度气体所放电灯的热启动电路
[发布时间]:2010年7月16日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:8080
【导读】: 高压钠灯和金属卤化物灯,这类高强度气体放电(HID)灯比较难启动。特别当灯点亮后,工作足够长时间,灯的温度上升后,如果突然断电,紧接着又再启动,就需要专门的启动电路,这就叫做热启动。对此,灯两端需...

      高压钠灯和金属卤化物灯,这类高强度气体放电(HID)灯比较难启动。特别当灯点亮后,工作足够长时间,灯的温度上升后,如果突然断电,紧接着又再启动,就需要专门的启动电路,这就叫做热启动。对此,灯两端需加较高的脉冲电压(它比电网电压高得多)。
为热启动这种灯并使之正常工作,已有许多电路形式。这些电路都工作得十分满意。但是,这些电路中,除了所用的普通镇流器外,通常都带电阻和脉冲变压器,才能完成启动工作。这里的电阻,一般是低阻值大功率的,它要发热。为防止这些发热元件危及电路其他元件,就采用特殊的设计,或者把热排走,或者把其他元件用隔热材料隔离起来。另外,用了大瓦数的电阻和脉冲变压器,也增加了电路的成本。
为克服上述电路的这些缺点,介绍一种新型电路,如图1所示。该电路无大瓦数电阻和脉冲变压器,其线路连接关系如下:接线端子1及2接到交流电网上,(220V或100V),C1为功率因数校正电容,接在电源输入端子1及2之间。L1为电感镇流器,其一端连到电源输入端子1,另一端接到灯LP,灯的另一端接到电网输入端子2。这样,镇流器和灯串接起来跨接在电源两端子上。
镇流器L1有一个抽头E,它把镇流器线圈分为两部分,BE为第一绕组,也叫初级绕组,AE为第二绕组,也叫次级绕组,绕组AE的匝数N2,比绕组BE的匝数N1大得多,一般取≤15%。
可控硅SCR接在镇流器L1的B端和储能电容C2之间。电容C2的另一端连接镇流器抽头E。触发二极管D3接在SCR的控制极和阳极之间。如有必要,在触发二级管和SCR的控制极之间接一个限流电阻R2,以保护触发二极管。
   从电路中SCR、电容C2及D3的连接关系可看出:如果电容C2上的电压增加达到或超过触发二极管D3的击穿电压,D3就导通,SCR就处于导通状态,电容C2就通过绕组EB放电。因为绕组间的电感耦合,绕组EB相当于变压器的初级,它在绕组AE(相当于变压器的次级)中就感应出很高的电压,加到灯管两端,如果适当选择N1和N2,就会产生足够高的的电压把灯启动。
电容C2的充电电路是接在镇流器L1的抽头E和电源另一输入端子2之间,该充电电路由二极管D2、泵电容C3、射频扼流圈L0及二极管D1组成。这些元件串接起来,接在抽头E和电源输入端子2之间。D1接在C2和C3之间,其极性是和D2相反的。
我们把包括SCR,触发二极管D3、C2、C3、D2、D1及扼流圈L在内的电路叫做启动电路SC。SC的工作过程如下:
在电源的一半周期内,电流经过L。C3、D2对C3充电,C3的电容值比C2的电容值小得多,大约为0.47μf,在另一半周期内,电容C2被充电,并且,C3上的电压帮助此新半周期内的电压给C2充电。于是,就把大约2.7毫焦耳的能量传递到储能电容C2上。C2的容量约为5μf。显然,在一周期内,C2所需的能量比由此新半周期及电容C3所提供需的能量大得多。于是,在下一半周期内,电容C3再被充电,并在紧接着的半周期内把能量传递到C2上。在每连续的周期内,电容C2上的电荷,由于泵作用,均有某种程度的增加,由电容所标的容值估计约25个周期,可把电容上的电压充到520伏。这足以使触发二极管击穿。
当电容C2上的电压达到D3击穿电压时,D3就导通,也使SCR导通,电容C2通过绕组EB放电。在绕组AE中产生高压。大容量的电容C2把相当大的能量倾泄到电感L1的磁场中,该能量约0.676焦耳。而普通的高压钠灯触发器中,只有0.0053焦耳。这就使电感L1的磁心处于相当强的激励状态。于是,灯变成完全放电并处于低阻状态,然后该放电状态就由额定的AC电源维持。放电所产生的电流方向和由励磁电感产生的电流方向一致并强行通过灯管(当SCR被同一励磁电感在电容上产生的瞬间反偏电压而关断时),对这种高储能电容C2用这种可控硅的阶梯充电,不需要大瓦数低阻位的电阻。因此,该电路效率高,且不产生热。
用10Ω线绕电阻R1接在SCR回路可使高压脉冲尖峰降低并把脉冲底部加宽。这可降低电应力,允许采用低成本磁材。而附加的电阻阻值较小,并不引起大的发热量。
当SCR导通时,在镇流器电感L1上产生的高压也加到扼流圈L0及灯上。L0对脉冲频率呈高阻抗,这样就使高压脉冲的主要部分加到灯管两端,而对触发启动电路SC内的元件无妨害。电容C1还作为高频旁路,使高压出现在灯的分布电容上。如果因某种原因,灯触发不起来,上述的高压脉冲就一直重复着,直到灯启动为止。当灯再启动时,灯工作电压就把启动电器SC两端的电压箝位约到110V左右。因此,就自动关断了灯工作期间高压产生的过程。
图2

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