畢業(yè)設(shè)計(jì)-hid燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）</p><p>　　HID燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)</p><p>　專業(yè)年級 </p><p>　學(xué) 號 </p><p>　姓 名 </p>

2、<p>　指導(dǎo)教師 </p><p>　評 閱 人 </p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　Ⅰ、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：</p><p>　　HID燈電子鎮(zhèn)流器

3、 </p><p>　?、?、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容(從綜合運(yùn)用知識、研究方案的設(shè)計(jì)、研究方法和手段的運(yùn)用、應(yīng)用文獻(xiàn)資料、數(shù)據(jù)分析處理、圖紙質(zhì)量、技術(shù)或觀點(diǎn)創(chuàng)新等方面詳細(xì)說明)：</p><p>　　1畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)：

4、 </p><p>　?。?）培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識 、獨(dú)立開展工程實(shí)踐的能力；

5、 </p><p>　?。?）了解和掌握HID燈電子鎮(zhèn)流器的原理和應(yīng)用； </p><p>　?。?）掌握

6、單片機(jī)控制和接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制； </p><p>　　（4）了解HID燈電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用背景和發(fā)展前途； </p><p>　　（5）提高運(yùn)用C語言編程水平和編程技巧； </p>

7、<p>　?。?）培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力，提升自己各方面的綜合能力 。 </p><p>　　2研究方法及手段應(yīng)用： </p><p>　　（1）查閱相關(guān)論文資料，學(xué)習(xí)HID燈電子鎮(zhèn)流器系

8、統(tǒng)的基本原理及實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案，了解當(dāng)前發(fā)展動態(tài)； </p><p>　?。?）根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)技術(shù)方案，畫原理圖及PCB板，焊接相關(guān)電路，并進(jìn)行整體電路的調(diào)試。 </p><p>　　3畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)

9、期效果： </p><p>　　實(shí)現(xiàn)用于35W HID燈的電子鎮(zhèn)流器

10、 </p><p>　　4平臺硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)： </p><p>　　設(shè)計(jì)系統(tǒng)平臺的基本架構(gòu)，本系統(tǒng)由單片機(jī)為核心控制部分，外圍是整流、功率因數(shù)校正、啟動電路和燈網(wǎng)絡(luò)組成，應(yīng)用protel 99 軟件設(shè)計(jì)硬件電路；單片機(jī)對外圍器件的控制用C編程實(shí)現(xiàn)，采用MPLAB IDE對系統(tǒng)的單片機(jī)部分

11、編譯實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)。 </p><p>　　5掌握研究總結(jié)和論文的基本寫作要領(lǐng)，學(xué)會用多媒體課件言簡意賅的報(bào)告研究進(jìn)展。 </p><p&g

12、t;<b>　?、蟆⑦M(jìn)度安排：</b></p><p>　　12月10日～12月30日：安排畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，制訂研究計(jì)劃，查閱相關(guān)資料； </p><p>　　1月1日～1月20日：專業(yè)技術(shù)知識的深入學(xué)習(xí)，技能訓(xùn)練； </p><p>　　2月25日～3月15日：硬件電路設(shè)計(jì)，購買元器件，PCB制版；

13、 </p><p>　　3月16日~4月6日：硬件系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行軟件系統(tǒng)測試，記錄原始數(shù)據(jù)；</p><p>　　4月7號~4月27日：迎接畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查，做階段性成果報(bào)告； </p><p>　　5月1日～5月20日： 解決遺留問題，完善設(shè)計(jì)與制作； <

14、/p><p>　　5月21日～6月8日：準(zhǔn)備實(shí)物驗(yàn)收，總結(jié)研究成果，撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備并通過畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯。 </p><p>　?、簟⒅饕獏⒖假Y料： </p><p>　　[1] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） 高等教育出版社

15、 </p><p>　　[2] 楊小川. PROTEL DXP 設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 清華大學(xué)出版社 </p><p>　　[3

16、] 侯振義. 直流開關(guān)電源技術(shù)及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　[4] 譚浩強(qiáng)著. C程序設(shè)計(jì)（第二版） 清華大學(xué)出版社 </p><p>　　[5]倪海東，蔣玉萍. 高頻開關(guān)電源集成控制器 機(jī)械工業(yè)出版社

17、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： ， 2 年 1 月 日</p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)年級：通信工程 </p><p>　　系負(fù)責(zé)人審核意見（從選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、是否結(jié)合科研或工程實(shí)際、綜合訓(xùn)練程度、內(nèi)容難度及工作量等方面加以審核）：

18、 </p><p>　　系負(fù)責(zé)人： ， 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在照明領(lǐng)域

19、里，HID電子鎮(zhèn)流器一直是一個令人關(guān)注的話題。這是因?yàn)槿绻盟〈壳暗碾姼墟?zhèn)流器，將使大功率氣體放電燈的綜合節(jié)能潛力發(fā)掘出20%-30%以上，這無疑是極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，它的商業(yè)價(jià)值引起了眾多企業(yè)和投資者的濃厚興趣。在上個世紀(jì)末，國內(nèi)外就開始了對HID電子鎮(zhèn)流器的研究和開發(fā)。本文介紹的是35W HID燈電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)。該電子鎮(zhèn)流器的工作原理是將低頻交流電通過整流轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成的交流電，進(jìn)行功率因數(shù)的校正

20、(PFC)和電壓的調(diào)整，再經(jīng)過全橋交換器為HID燈提供交流的電源。在HID燈點(diǎn)亮前，由LC構(gòu)成點(diǎn)火電路，為HID燈提供點(diǎn)火高壓電，使HID燈電極氣化，點(diǎn)亮HID燈。當(dāng)燈達(dá)到正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)時(shí)，燈兩端為85V,200Hz低頻的方波信號。</p><p>　　本文首先介紹了鎮(zhèn)流器的發(fā)展及未來，分析了電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵性問題，提出了解決這些問題的辦法，詳細(xì)介紹HID燈電子鎮(zhèn)流器的一種設(shè)計(jì)方案。</

21、p><p>　　關(guān)鍵詞：電子鎮(zhèn)流器，電磁兼容，輻射干擾，功率因數(shù)校正電路，HID</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the field of lighting, HID electronic ballasts has been a hot topic all the time. This is beca

22、use if its can replace the current ICP ballasts, will enable high-power Discharge comprehensive energy-saving potential reaching 20 percent to 30 percent or more, this is great social and economic benefits. Therefore, it

23、s commercial value has aroused many corporation and investors’ great interest. In the late 1990s, at home and abroad people began to study and investigate of HID electronic ballasts. </p><p>　　This paper fir

24、st introduced the development and future of the ballast, analyzing several key issues during the design of electronic ballasts, and gave some solution, then detailed present a design method of the electronic HID lamp bal

25、lasts.</p><p>　　Key words: Electronic Ballast，EMC，RFI，PFC，HID</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　第一節(jié) 電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展現(xiàn)狀與未來1</p

26、><p>　　一、國外電子鍍流器發(fā)展簡況1</p><p>　　二、我國電子鎮(zhèn)流器的現(xiàn)狀與問題2</p><p>　　三、電子鎮(zhèn)流器的未來發(fā)展3</p><p>　　第二節(jié) HID燈簡介4</p><p><b>　　一、氙氣燈4</b></p><p>　　二、 氙

27、氣燈（ HID ）的發(fā)光原理5</p><p>　　三、 氙氣燈（ HID ）的性能優(yōu)點(diǎn)5</p><p>　　四、光學(xué)的參數(shù)和基本概念6</p><p>　　第三節(jié) 立題依據(jù)和實(shí)際意義6</p><p>　　第四節(jié) 本設(shè)計(jì)的要完成的主要工作7</p><p>　　第二章 整體系統(tǒng)要考慮的問題及解決方法7&

28、lt;/p><p>　　第一節(jié) 電磁兼容性問題8</p><p>　　一、電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的特征8</p><p>　　二、電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的一般技術(shù)方案8</p><p>　　三、解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)9</p><p>　　第二節(jié) 聲頻共振問題11</p>&

29、lt;p>　　第三節(jié) 總諧波失真（THD）簡介12</p><p>　　一、總諧波失真解析12</p><p>　　二、總諧波失真分類13</p><p>　　第四節(jié) 功率因數(shù)提高問題13</p><p>　　第三章 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　第一節(jié)控制電路的選擇14</

30、p><p>　　一、開關(guān)電源控制集成電路芯片選擇14</p><p>　　二、高功率因數(shù)校正控制器芯片選擇16</p><p>　　三、核心控制芯片的選擇17</p><p>　　第二節(jié) 其他電路模塊的設(shè)計(jì)21</p><p>　　一、電子鎮(zhèn)流器中變壓器的選擇21</p><p>　　二、

31、RFI和EMI濾波器電路23</p><p>　　三、逆變電路和燈網(wǎng)絡(luò)24</p><p>　　四、電子鎮(zhèn)流器異常狀態(tài)保護(hù)電路24</p><p>　　第四章 整機(jī)調(diào)試25</p><p>　　第五章總結(jié)與展望26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p>

32、;<p><b>　　致謝29</b></p><p>　　附錄一 原理圖30</p><p>　　附錄二 實(shí)物圖31</p><p>　　附錄三 英文翻譯32</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在照明領(lǐng)域中，鎮(zhèn)流器是氣

33、體放電燈工作時(shí)不可缺少的配套附件，其主要功能有：產(chǎn)生高壓起輝燈管，燈管起輝后起鎮(zhèn)流作用，使燈管正常穩(wěn)定的工作。 氣體放電燈都有較高的啟動電壓和低放電維持電壓，當(dāng)燈通過高壓啟動后，電壓下降，電流加大，如不加限制，燈電流將不斷加大致使燈燒毀，所以必須在放電的點(diǎn)燈回路中串接一個與燈類型，規(guī)格匹配的鎮(zhèn)流器來提供使燈啟動的高電壓，并限制燈電流使之穩(wěn)定在所規(guī)定的范圍。目前廣泛應(yīng)用的是電感鎮(zhèn)流器，本文介紹的是一種電子鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)方法。</p&g

34、t;<p>　　第一節(jié) 電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展現(xiàn)狀與未來</p><p>　　在我國的鎮(zhèn)流器市場上，傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器占據(jù)了大部分市場份額。國內(nèi)生產(chǎn)的傳統(tǒng)型電感鎮(zhèn)流器還是自二十世紀(jì)30年代以來的老產(chǎn)品，由硅鋼片外繞漆包銅線組成，盡管有結(jié)構(gòu)簡單、安全系數(shù)高、堅(jiān)固耐用、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但因其噪音大、頻閃高、功率損耗高(40W用于燈管的自身損耗為9W)和功率因數(shù)低等致命缺點(diǎn)，越來越不能適應(yīng)“節(jié)能、環(huán)?！钡某绷?。

35、 近年來，隨著中國整個照明市場需求環(huán)境的變化，燈具市場對鎮(zhèn)流器的需求也發(fā)生了很大的變化，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器開始逐步取代傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器，其中節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器因其突出的節(jié)能性、實(shí)用性，適應(yīng)了目前中國市場上的“節(jié)能”和“環(huán)保”兩大潮流，顯露出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，具有巨大的市場潛力。下面介紹國內(nèi)外鎮(zhèn)流器的發(fā)展情況。</p><p>　　一、國外電子鎮(zhèn)流器發(fā)展簡況</p><p>　　氣體放

36、電光源放電時(shí)具有負(fù)阻特性，燃點(diǎn)時(shí)一定要有鎮(zhèn)流器來穩(wěn)定其工作。電感鎮(zhèn)流器由于其簡單．價(jià)廉和長壽命等優(yōu)點(diǎn)，已得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于電感鎮(zhèn)流器存在費(fèi)能、費(fèi)材、笨重、噪音、頻閃、功率因數(shù)低、電壓啟動性能差等缺點(diǎn)．所以電感鎮(zhèn)流器并非是最理想的鎮(zhèn)流裝置。電子鎮(zhèn)流器已日趨成熟，由于它高效、節(jié)能、節(jié)電、省材、無噪音、無頻閃、功率因數(shù)高和電壓啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)，其性價(jià)比優(yōu)于電感鎮(zhèn)流器。近幾年來，國外電子鎮(zhèn)流器熒光燈發(fā)展很快，據(jù)有關(guān)資料稱 ，到目前為止電

37、子鎮(zhèn)流器熒光燈已占點(diǎn)燈總數(shù)的9%并尚在迅速增加普及中，電子鎮(zhèn)流器緊湊型稀土三基色熒光燈的迅速發(fā)展，促使了環(huán)形熒光燈和直管形熒光燈鎮(zhèn)流器的電子化，個別國家和地區(qū)已經(jīng)采取行政干預(yù)措施，限制電感鎮(zhèn)流器的生產(chǎn)，幾年后還要限制電感鎮(zhèn)流器的使用。日本、歐洲和美國電子鎮(zhèn)流器發(fā)展水平具有代表性的例子。電子鎮(zhèn)流器的體積：歐<美<日；長度：美<日<歐；重量：日<歐<美。影響重量的因素：歐洲主要因輸入回路使用了較大的濾波裝

38、置，用以減小對電網(wǎng)的干擾，美國因在整個電子鎮(zhèn)流器內(nèi)充填了樹脂，所以他們的產(chǎn)品都比較重。歐洲是目前對諧波干擾要求較嚴(yán)的地區(qū)，因而他們的電子鎮(zhèn)流器比較復(fù)雜</p><p>　　二、我國電子鎮(zhèn)流器的現(xiàn)狀與問題</p><p>　　我國最近幾年電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國已有二百多家在研制生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器?；仡櫰浒l(fā)展歷史已走過了三個階段[2]。</p><p>　

39、　第一階段始于八十年代初，部分單位率先開始研制生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器。可以說那時(shí)的電子鎮(zhèn)流器只是把熒光燈點(diǎn)亮，根本不講其安全要求和技術(shù)性能。其代表性的表現(xiàn)為標(biāo)稱為40W的電子鎮(zhèn)流器，實(shí)測光通量只有20W熒光燈的光通量，好一點(diǎn)的只能達(dá)到3 OW光燈的光通量。顯然，不講流明系數(shù)的節(jié)電是沒有意義的。查看一下那時(shí)電子鎮(zhèn)流器的說明書，把燈一開即亮當(dāng)做優(yōu)點(diǎn)來宣傳的很多，現(xiàn)在大家都知道熒光燈要預(yù)熱啟動，一開即亮說明燈絲沒有預(yù)熱，燈管容易早期發(fā)黑，這不是優(yōu)點(diǎn)。

40、由于缺少規(guī)劃和領(lǐng)導(dǎo)，在這幾年中，在低水平上相互重復(fù)的多，符合要求的少。直到目前為止，大多數(shù)電子鎮(zhèn)流器仍停留在第一階段初級電子鎮(zhèn)流器的水平上。由于第一階段初級電子鎮(zhèn)流器的可靠性差 ，性能價(jià)格比低是不能推廣使用的。</p><p>　　在實(shí)踐中，不少單位逐步認(rèn)識到了預(yù)熱啟動和異常狀態(tài)自動保護(hù)的重要性，因而使電子鎮(zhèn)流器的研制生產(chǎn)進(jìn)入了第二階段。在目前情況下，我國的電子鎮(zhèn)流器大多是與普通預(yù)熱式熒光燈管配套使用的。預(yù)熱式燈

41、管如不預(yù)熱進(jìn)行冷啟動，加上電子鎮(zhèn)流器施加于燈管兩端的電壓既快又高，燈絲陰極的電子濺射很厲害，容易造成燈管兩端早期發(fā)黑 電子鎮(zhèn)流器的高頻燃點(diǎn)反而縮短了燈管的使用壽命。眾所周知，電感鎮(zhèn)流器熒光燈管臨近壽終時(shí)必然會出現(xiàn)下述過程：兩頭發(fā)黑——比較難于啟動——燈絲燒得紅彤彤的，而燈管不啟動---直到把燈絲燒斷而宣告燈管壽終。普通的電子鎮(zhèn)流器的確頂不住稱為“燈不啟動 ”異常狀態(tài)的考驗(yàn)， 一旦出現(xiàn)這種異常狀態(tài)后幾十分鐘，電子鎮(zhèn)流器就要被燒毀。所以當(dāng)出

42、現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)如不采取措施，普通電子鎮(zhèn)流器的壽命較難做到比燈管壽命長，如一個新的普通電子鎮(zhèn)流器配接一支舊燈管，那么該電子鎮(zhèn)流器的壽命將會受到更大的影響。以具有預(yù)熱啟動和異常狀態(tài)自動保護(hù)功能的第二階段的電子鎮(zhèn)流器，比第一階段的初級電子鎮(zhèn)流器的安全和技術(shù)性能確實(shí)有了提高 因而目前國內(nèi)不少研制生產(chǎn)單位都在努力以此來改進(jìn)第一階段的初級電子鎮(zhèn)流器。</p><p>　　在電子鎮(zhèn)流器的大量使用中，即使是第二階段具有預(yù)熱啟動和異

43、常狀態(tài)自動保護(hù)的電子鎮(zhèn)流器。也遇到了想象不到的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。促使電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展進(jìn)入了第三個階段。</p><p>　　第三階段的電子鎮(zhèn)流器是按IEC和國家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)的，在第二階段基礎(chǔ)上又有了重大突破。理論和實(shí)踐都發(fā)現(xiàn) 如達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)中一些主要安全和技術(shù)要求的電子鎮(zhèn)流器是不能大量推廣的。例如一度有爭議的“電源電流波形及諧波總量 ”這一技術(shù)要求．現(xiàn)在看來極為重要。照明用電必須三相平衡是每個電工眾所周知的基本常識 如

44、果把照明用燈都接在一相上中線電流就很大，容易引起事故。當(dāng)三相平衡接上白熾燈時(shí)，中線電流是接近于零的。當(dāng)三相平衡接上電感鎮(zhèn)流器熒光燈時(shí)，線電流就不完全等于零了，因?yàn)榈谝弧⒌诙l(fā)展階段的電子鎮(zhèn)流器電源波形不是正弦而是尖脈沖，諧波含量大大超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這不僅造成對電網(wǎng)的干擾大，線路功率因數(shù)不高(一般只有0．6左右)，更嚴(yán)重的會影響電子鎮(zhèn)流器與供電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。在大批量使用時(shí)，即使在三相平衡接上電子鎮(zhèn)流器熒光燈，其中線電流也無法抵消，在啟動時(shí)

45、，加上浪涌，其中線電流大得更為驚人。往往會引起三相氣動開關(guān)跳閘(燒保險(xiǎn)絲)，更嚴(yán)重的因中線電流嚴(yán)重超載而引起火災(zāi)。另一個嚴(yán)重問題是當(dāng)三相同時(shí)啟動電子節(jié)能燈時(shí)，成片的電子節(jié)能燈有可能同時(shí)燒毀。電子節(jié)能燈在單相中同時(shí)啟動時(shí)就沒有這種現(xiàn)象發(fā)生。1991年1月在日本召</p><p>　　三、電子鎮(zhèn)流器的未來發(fā)展</p><p>　　我國電子鎮(zhèn)流器未來發(fā)展的首要問題是要確立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)出符

46、合標(biāo)準(zhǔn)要求，適合規(guī)模生產(chǎn)和滿足大批量使用要求的高性能電子鎮(zhèn)流器。而電子鎮(zhèn)流器與燈管的組合最重要的課題是提高鎮(zhèn)流效率和使用壽命。解決電子鎮(zhèn)流器與燈管的最佳匹配是提高效率最基本的技術(shù)措施。采用高頻雙輝點(diǎn)方式點(diǎn)燈，適度控制點(diǎn)燈狀態(tài)時(shí)的燈絲電壓(電流)可以提高燈管的輸出功率和延長燈管的使用壽命。搭載高頻專用燈管是提高效率的有效措施。它不但可以提高燈管的功率和功率因數(shù)，而且可以進(jìn)一步提高發(fā)光效率，延長燈管的使用壽命。電子鎮(zhèn)流器的集成化可以縮小體積

47、，減少損耗和提高其可靠性。 BSIT雙極模式靜電感應(yīng)晶體管耐壓高、速度快、保護(hù)壓降低、沒有二次擊穿效應(yīng)，是電子鎮(zhèn)流器較為理想的功率元件。</p><p>　　隨著熒光燈電子鎮(zhèn)流器技術(shù)的日趨成熟及電子元器件性能的提高和成本的降低，高強(qiáng)度氣體放電燈(高壓鈉燈和金屬鹵素物燈等)電子鎮(zhèn)流器、冷光束低壓鹵鎢燈和高壓霓虹燈電子變壓器將朝日用化方向發(fā)展，高頻無極熒光燈將會東山再起 。</p><p>　

48、　在全功能電子鎮(zhèn)流器的基礎(chǔ)上加上恒照度自動控制及時(shí)控開關(guān)自動控制等功能可以使電子鎮(zhèn)流器熒光燈朝智能化方向發(fā)展。這種燈在晚上功率全部開足，達(dá)到規(guī)定的照度要求(例如5 0Blx) 天逐漸亮起來，自然光射到室內(nèi)-照度超過500 Lx時(shí)，燈自動調(diào)低功率，使照度仍保持為5 0 0lx，當(dāng)太陽光射到室內(nèi)，自然光在室內(nèi)的照度已達(dá)到或超過5 00Lx時(shí)，燈就自動熄滅。這種燈還可根據(jù)需要預(yù)先設(shè)定開燈與關(guān)燈的時(shí)間，人不在對也會自動關(guān)燈，一切都自動進(jìn)行。這樣

49、可以在滿足高標(biāo)準(zhǔn)照明要求的前提下，達(dá)到更加節(jié)能目的。</p><p>　　第二節(jié) HID燈簡介</p><p>　　HID就是（High intensity Discharge）高壓氣體放電燈的英文縮寫，可稱為重金屬燈或氙氣燈。HID氣體燈包括高壓鈉燈、汞燈及金屬鹵化物燈。它的原理是在UV-cut抗紫外線水晶石英玻璃管內(nèi)，以多種化學(xué)氣體充填，其中大部份為氙氣（Xenon）與碘化物等惰性氣體

50、，然后再透過增壓器（Ballast）將直流電壓瞬間增壓至23000伏特的電流，經(jīng)過高壓震幅激發(fā)石英管內(nèi)的氙氣電子游離，在兩電極之間產(chǎn)生光源，這就是所謂的氣體放電。而由氙氣所產(chǎn)生的白色超強(qiáng)電弧光，可提高光線色溫值，類似白晝的太陽光芒，亮度是傳統(tǒng)鹵素?zé)襞莸娜叮褂脡勖葌鹘y(tǒng)鹵素?zé)襞蓍L10倍。HID燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1和2。</p><p>　　圖1 HID燈內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　

51、　圖2 HID燈工作原理電路系統(tǒng)圖</p><p><b>　　一、氙氣燈</b></p><p>　　氙氣燈是一種含有氙氣的新型大燈，又稱高強(qiáng)度放電式氣體燈。氙氣燈打破了愛迪生發(fā)明的鎢絲發(fā)光原理，在石英燈管內(nèi)填充高壓惰性氣體— Xenon 氙氣，取代傳統(tǒng)的燈絲，在兩端電極上有水銀和碳素化合物，透過安定器以 23000 伏高壓電流刺激氙氣發(fā)光，在兩極間形成完美的白色電

52、弧，發(fā)出的光接近非常完美的太陽光。 </p><p>　　二、 氙氣燈（ HID ）的發(fā)光原理[3]</p><p>　　HID 氙氣燈與傳統(tǒng)鹵素?zé)舨煌?，這是一種高壓放電燈，它的發(fā)光原理是利用正負(fù)電刺激氙氣與稀有金屬化學(xué)反應(yīng)發(fā)光，因此燈管內(nèi)有一顆小小的玻璃球，這其中就是灌滿了氙氣及少許稀有金屬，只要用電流去刺激它們進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，兩者就會發(fā)出高4000K-12000K色溫度的光芒。它采用一個

53、特制的鎮(zhèn)流器，產(chǎn)生23000V以上的觸發(fā)電壓使燈啟動。啟動時(shí) 0.8 秒的亮度是額定亮度的20% ，達(dá)到鹵素?zé)舻牧炼?，并使大?秒以內(nèi)達(dá)到額定亮度的 80% 以上。在燈穩(wěn)定后鎮(zhèn)流器向燈提供約 85V 供電電壓保持燈以恒定功率運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p>　　三、 氙氣燈（ HID ）的性能優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1、 一般的55W鹵素?zé)糁荒墚a(chǎn)生1000流明的光，而35W氙氣燈能產(chǎn)生 3200

54、 流明的強(qiáng)光，亮度提升 300% ，擁有超長及超廣角的寬廣視野，為你帶來前所未有的駕車舒適感；讓夜晚不再黑暗，視野更清晰，可大大減少行車事故率。 2、 HID 氙氣燈是利用電子激發(fā)氣體發(fā)光，并無鎢絲存在，因此壽命較長，約為 3000 小時(shí)，大幅度超越汽車夜間行駛的總時(shí)數(shù)，而鹵素?zé)糁挥?500 小時(shí)。 3、節(jié)電性強(qiáng)：氙氣燈只有35W，而發(fā)出的是55W鹵素?zé)?.5倍以上的光，大大減輕汽車電力系統(tǒng)的負(fù)荷，電力損耗節(jié)省40%，相應(yīng)提

55、高了性能，節(jié)約能源。 4、色溫性好：有4300K-12000K等，6000K接近日光，深受廣大用戶的好評，而鹵素?zé)糁挥?000K，光色暗淡發(fā)紅。 5、 恒定輸出，安全可靠：當(dāng)供電系統(tǒng)和電池出現(xiàn)故障，鎮(zhèn)流器自動關(guān)閉停止工作。（氙燈與鹵素?zé)舻牧髅鲾?shù)、色溫和壽命比較如圖3所示） </p><p>　　圖3鹵素?zé)襞cHID燈視野比較</p><p>　　四、光學(xué)的參數(shù)和基本概念</

56、p><p>　　1、 流明 流明是"光學(xué)亮度"的科學(xué)術(shù)語，是指一個物體的視覺亮度。 在外行人的術(shù)語中，它通常指的是"亮度"。 流明是國際光流量單位。所謂的流明簡單來說，就是指蠟燭燭光在一公尺以外的所顯現(xiàn)出的亮度。流明(Lumens)是氙氣燈主要的技術(shù)指標(biāo)，通常是以光通量來表示。光通量是描述單位時(shí)間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生視覺響應(yīng)強(qiáng)弱的能力，單位是流明，也叫明亮度。</p>

57、<p>　　2、 色溫 色溫指的是光波在不同的能量下，人類眼睛所感受的顏色變化。在色溫的計(jì)算上，是以 Kelvin 為單位，黑體輻射的 0° Kelvin= 攝氏 -273 °C 做為計(jì)算的起點(diǎn)。將黑體加熱，隨著能量的提高，便會進(jìn)入可見光的領(lǐng)域，例如，在 2800 ° K 時(shí)，發(fā)出的色光和燈泡相同，我們便說燈泡的色溫是 2800 °K。可見光領(lǐng)域的色溫變化，由低色溫至高色溫是由橙

58、紅 --> 白 --> 藍(lán)，色溫用開爾文度（K）表示。</p><p>　　光效 光效是指電能轉(zhuǎn)換成光能的效率。單位：流明每瓦[1M/W] </p><p>　　燈具效率 燈具效率（也叫光輸出系數(shù)）是衡量燈具利用能量效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，它是燈具輸出的光能量與燈具內(nèi)光源輸出的光能量之間的比例。 </p><p>　　光強(qiáng) 一般來講，光線都是向不同方

59、向發(fā)射的，并且強(qiáng)度各異?？梢姽庠谀骋惶囟ǚ较蚪莾?nèi)所發(fā)射的光通量就叫做光強(qiáng)。 單位：坎德拉[Cd]　</p><p>　　6、 照度E 照度（E）是光通量與被照面積的比例系數(shù)。單位：勒克司[LX] </p><p>　　7、 流明系數(shù) BF（Ballast Factor）流明系數(shù)為被測量鎮(zhèn)流器與基準(zhǔn)燈配套點(diǎn)燃時(shí)的光輸出/基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器與基準(zhǔn)配套點(diǎn)燃時(shí)光輸出。</p>&l

60、t;p>　　第三節(jié) 立題依據(jù)和實(shí)際意義</p><p>　　HID燈的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，總體來說就是高亮度、高色溫、高壽命、低能耗、安全性能高。HID燈的用途也非常廣泛，例如車用照明、民用照明、工程照明、商用照明、景觀照明等等。HID燈的優(yōu)點(diǎn)很多用處廣泛,但是在使用中應(yīng)使燈的工作性能和電子鎮(zhèn)流器的工作性能相匹配，才能使燈能工作在最佳狀態(tài)，這是因?yàn)镠ID燈是一種具有如圖4示V-I特性為負(fù)阻性的電光源,從圖4可

61、以看出，當(dāng)燈電流上升時(shí)，燈管的工作電壓下降，但是供電電壓不會下降，多出的這點(diǎn)電壓加到燈管后會使燈電流進(jìn)一步上升，如此循環(huán)，最終燒壞燈管或燈管熄滅，所以要使燈管正常工作，應(yīng)配以鎮(zhèn)流元件，用以限制和穩(wěn)定燈電流電壓,鎮(zhèn)流器是日光燈、節(jié)能燈的心臟，市場更廣闊。 </p><p>　　圖4 HID氣體放電燈的V-I負(fù)阻特性曲線</p><p>　　目前市面上的鎮(zhèn)流器主要有電感鎮(zhèn)流器和電子鎮(zhèn)流器兩種,

62、電感鎮(zhèn)流器由于其簡單．價(jià)廉和長壽命等優(yōu)點(diǎn)，已得到了廣泛的應(yīng)用。由于電感式鎮(zhèn)流器工作在工頻市電頻率，體積大、笨重，還需消耗大量銅和硅鋼等金屬材料，散熱困難、工作效率低、燈發(fā)光有頻閃，噪音,所以電感鎮(zhèn)流器并非是最理想的鎮(zhèn)流裝置。電子鎮(zhèn)流器已日趨成熟，由于它高效、節(jié)能、節(jié)電、省材、無噪音、無頻閃、功率因數(shù)高和電壓啟動性能好等優(yōu)點(diǎn)，其性價(jià)比優(yōu)于電感鎮(zhèn)流器,所以現(xiàn)在一些電光源界的科技工作者紛紛尋找新的鎮(zhèn)流方法, 國內(nèi)外目前對于HID電子鎮(zhèn)流器取代

63、電感式鎮(zhèn)流器的官方呼聲也很高。我國在“十一五”《節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃》中的“節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)工程”章節(jié)里明確地提出了在照明器具要“推廣高強(qiáng)度氣體放電燈及電子鎮(zhèn)流器”，并在列為國家重點(diǎn)工程的“綠色照明工程”中指出以電子鎮(zhèn)流器代替電感鎮(zhèn)流器將節(jié)能20%-30%以上，這無疑是極大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。電子鎮(zhèn)流器有著廣闊的發(fā)展前景,立題有著重要的實(shí)際意義. </p><p>　　第四節(jié) 本設(shè)計(jì)的要完成的主要工作<

64、/p><p>　　在本畢業(yè)設(shè)計(jì)階段主要完成本課題的以下工作：</p><p>　　1．研究并分析當(dāng)今主流HID鎮(zhèn)流器產(chǎn)品的性能、工作原理和軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。</p><p>　　2．研究當(dāng)前流行的MCU和功率因數(shù)制芯片及特點(diǎn)，選擇合適的器件。</p><p>　　3．探索并總結(jié)在設(shè)計(jì)硬件電路，特別是PCB板布線時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的問題。</p>

65、<p>　　4. 學(xué)習(xí)HID燈的性能特點(diǎn)，對照明器具學(xué)習(xí)與認(rèn)識。</p><p>　　5. 初步認(rèn)識了解變壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 整體系統(tǒng)要考慮的問題及解決方法</p><p>　　由緒論第一節(jié)中知，我國鎮(zhèn)流器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，每一個階段設(shè)計(jì)的鎮(zhèn)流器都有缺陷，而也正是這些缺陷引導(dǎo)人們進(jìn)步的，每一個階段都是前一個階段的改進(jìn)

66、，遇到的問題也是多而復(fù)雜的。例如安全性問題、可靠性問題、干擾問題、總諧波失真、功率因數(shù)等等都需要兼顧考慮，所以需要對這些概念有所了解。</p><p>　　第一節(jié) 電磁兼容性問題</p><p>　　照明電器電磁兼容（EMC）問題，日益受到世界各國的高度重視，我國已將該項(xiàng)目作強(qiáng)制性認(rèn)證要求（3C認(rèn)證），但目前照明電器行業(yè)在執(zhí)行上卻相對缺乏全面性共識，特別是在如何解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性（E

67、MC）問題上，尚無成熟可靠的技術(shù)措施。電子鎮(zhèn)流器按輸入整流濾波電路的不同，目前可歸納為三種類型即：低功率因數(shù)電路（NPFC）、無源功率因數(shù)校正電路（PPFC）和有源功率因數(shù)校正電路（APFC）[4]。事實(shí)上無論何種電路類型，由于設(shè)計(jì)采用的主要技術(shù)與開關(guān)式（SMPS）電路基本相近，因此將不可避免的產(chǎn)生各類電磁干擾（EMI）。依據(jù)目前照明領(lǐng)域宏觀技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)際的技術(shù)水平現(xiàn)狀，相對照明電器行業(yè)而言，當(dāng)務(wù)之急，既非僅是普及電子鎮(zhèn)流器電磁干擾

68、（EMI）的基本概念和基礎(chǔ)理論，也非論述電磁干擾（EMI）對電氣環(huán)境所造成的危害，而是需要實(shí)在的檢測手段和具體技術(shù)措施。</p><p>　　一、電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的特征</p><p>　　1 、傳導(dǎo)干擾（conducted）</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器的傳導(dǎo)干擾主要在“電源輸入線”和“大地”之間產(chǎn)生。這種干擾有兩種類型即差模（DM）與共模（CM）；差模（D

69、M）信號以騷擾電壓的形式出現(xiàn)在“電源輸入線”之間，而與“地”無關(guān)，共模（CM）干擾電壓則在“電源輸入線”與“大地”中間產(chǎn)生，共模信號電流從干擾源出發(fā)，通過分布電容入地，沿地線傳播，再經(jīng)每一電源線返回。傳導(dǎo)干擾的主要特征集中在“路”上。相對而言，差模（DM）信號較共模（CM）信號容易控制些。</p><p>　　2 、輻射干擾（RFI）</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器電路電流，通過自身磁場、

70、電場或輸入、輸出導(dǎo)線及負(fù)載（燈管）與周邊電子、電器設(shè)備間以電磁波傳播形式而形成的騷擾稱為輻射干擾(RFI)。輻射干擾的主要特征體現(xiàn)在“場”上。</p><p>　　3 、輸入電流諧波畸變</p><p>　　低功率因數(shù)電路（NPFC）或功率因數(shù)校正電路處置不當(dāng)?shù)碾娮渔?zhèn)流器其輸入電流將產(chǎn)生嚴(yán)重諧波畸變，這種畸變同輻射干擾（RFI）一樣被認(rèn)為是電源的污染，在解決電子鎮(zhèn)流器EMI的同時(shí)必須同步兼

71、顧處置。</p><p>　　二、電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的一般技術(shù)方案</p><p>　　1 、輻射干擾的技術(shù)方案</p><p>　　電子鎮(zhèn)流器雖然自身產(chǎn)生輻射干擾，并且輸出導(dǎo)線和燈管也產(chǎn)生輻射電磁干擾，但可以通過將電子鎮(zhèn)流器裝進(jìn)具有接"地"點(diǎn)的金屬外殼，連同燈具金屬殼體可靠接地的方法解決。一般說來，這種輻射電磁干擾對調(diào)幅（AM）無線電設(shè)施，例

72、如收音機(jī)和調(diào)幅發(fā)射/接收設(shè)備影響較大，但由于燈具通常都安裝在較高位置，因此在有效解決好傳導(dǎo)干擾的基礎(chǔ)上，輻射干擾對電子鎮(zhèn)流器和照明燈具而言，不是解決EMI主要技術(shù)難點(diǎn)。需要補(bǔ)充說明的一點(diǎn)是，美國聯(lián)邦通訊委員會（FCC）將電子鎮(zhèn)流器的EMI分為“A”級（class A）和“B”級（class B），前者適用于工廠企業(yè)、商業(yè)和戶外；后者適用于辦公、住宅和家庭。由于辦公、住宅和家庭的照明電器可能距其它電子、電器裝置較近，因之更容易產(chǎn)生干擾，故

73、“B”級比“A”級的電磁干擾限制更為嚴(yán)格。</p><p>　　2、 傳導(dǎo)干擾的技術(shù)方案</p><p>　　探討電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性（EMC）技術(shù)方案的本質(zhì)，實(shí)際就是探討差模（DM）和共模（CM）傳導(dǎo)干擾的抑制方法，更具體地說就是“濾波器”的設(shè)計(jì)。濾波器技術(shù)方案是抑制傳導(dǎo)干擾最有效和最經(jīng)濟(jì)的手段，由于傳導(dǎo)干擾在電源輸入接口處最為嚴(yán)重，故EMI濾波器均插入到電子鎮(zhèn)流器的電源輸入端和整流電路

74、之間。</p><p>　　3、電流諧波畸變的技術(shù)方案</p><p>　　如何提高電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)和改善輸入電流諧波畸變，國內(nèi)外均有大量專著介紹，積累了相當(dāng)豐富的成功經(jīng)驗(yàn)和推出了不少成熟電路。需要提出的是，電子鎮(zhèn)流器特別是采用PPFC的電子鎮(zhèn)流器，當(dāng)插入EMI濾波器網(wǎng)絡(luò)后，可能會在輸入電流諧波總量（THD），輸入功率因數(shù)（PF）和燈電流波峰比（CF）等技術(shù)指標(biāo)上造成一定影響，甚至是負(fù)

75、面影響。</p><p>　　4、 EMI傳導(dǎo)干擾濾波器</p><p>　　目前普遍采用的EMI濾波器有“L”型（一電感加一電容）、“T”型（二電感加一電容）、“π”型（一電感加二電容）和雙“π”型（共軛電感加二電容）等，典型的雙“π”型是復(fù)合型EMI濾波器電路。關(guān)于經(jīng)典EMI濾器的工作原理、設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇，注意EMI濾波器所用濾波電容由于要長期、連續(xù)地承受電源電壓的作用，故宜使用“χ”

76、級或“Y”級電容（方形電容），接“地”電容在故障情況下，將流過一定量的“地”電流，并且在電子鎮(zhèn)流器耐壓測試時(shí)外殼接“地”點(diǎn)與“電源輸入線”間應(yīng)能承受“2倍電源電壓加500V、20mA 歷時(shí)1分鐘”而不擊穿的試驗(yàn)。因此應(yīng)特別注意其耐壓和質(zhì)量。</p><p>　　三、解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)</p><p><b>　　1、 關(guān)鍵技術(shù)</b>&l

77、t;/p><p>　　一般來說，解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的技術(shù)并不存在關(guān)鍵理論問題，而是由于目前電子鎮(zhèn)流器現(xiàn)狀所帶來的；眾所周知，為了達(dá)到電子鎮(zhèn)流器提高輸入功率因數(shù)降低諧波限值，同時(shí)又不希望導(dǎo)致電子鎮(zhèn)流器制造成本大幅增加的目的，目前我國大量應(yīng)用和制造的電子鎮(zhèn)流器實(shí)際都是無源功率因數(shù)校正電路（PPFC），特別是“高頻泵”式電路，這種電路的一個主要技術(shù)措施就是將電子鎮(zhèn)流器輸出端的高頻電流反饋到電子鎮(zhèn)流器的輸入端，從而引起

78、電子鎮(zhèn)流器差模（DM）和共模（CM）傳導(dǎo)騷擾電量明顯上升，再加上目前為了有效降低光源的“頻閃效應(yīng)”，克服照明環(huán)境“光污染”，已將電子鎮(zhèn)流器的振蕩頻率提高到40KHZ以上，這些均無異乎在解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性上“雪上加霜”，如果不能突破電子鎮(zhèn)流器的這項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵，而脫離實(shí)際泛泛探討電子鎮(zhèn)流器的電磁兼容性和局限常規(guī)EMI濾波器的設(shè)計(jì)觀念，要想在實(shí)際制作中可靠地解決以及監(jiān)控電子鎮(zhèn)流器的電磁兼容性問題，無疑將是“隔靴搔癢”難以解決具體問題[5]

79、。</p><p><b>　　2、 設(shè)計(jì)制造難點(diǎn)</b></p><p><b>　?。?） 成本難點(diǎn)</b></p><p>　　電子鎮(zhèn)流器在我國起步較早，但起點(diǎn)極低，市場低價(jià)格機(jī)制業(yè)經(jīng)形成，從市場經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，留給解決電子鎮(zhèn)流器電磁兼容性的制作“成本空間”近乎為“零”，這就給照明電器行業(yè)提升電子鎮(zhèn)流器的品質(zhì)和執(zhí)行“3

80、C”認(rèn)證帶來了一個幾乎無法逾越的障礙和形成了一個極大的“成本難題”。因此如何依靠“創(chuàng)新性”的技術(shù)手段以低成本實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器的電磁兼容性，是任何一個科研設(shè)計(jì)工作者無法否認(rèn)也無法回避的現(xiàn)實(shí)難題。</p><p><b>　?。? ）體積難點(diǎn)</b></p><p>　　由于燈具設(shè)計(jì)的緊湊性、經(jīng)濟(jì)性和小型化及細(xì)管徑燈管（T8、T6、T5、T4等）的推廣，要求電子鎮(zhèn)流器同步向

81、“小”“細(xì)”“緊”方向發(fā)展。因此電子鎮(zhèn)流器的EMI設(shè)計(jì)電路必須實(shí)現(xiàn)體積的小型化，而這恰恰與EMI濾波器濾波電感為避免磁飽和以及濾波電容增加容量需要體積增大形成尖銳的對立。</p><p>　?。? ）工藝制作難點(diǎn)</p><p>　　由于電子鎮(zhèn)流器體積限制和適應(yīng)燈具形狀要求，在電路設(shè)計(jì)排版時(shí)，元器件特別是電感元件的相對位置，輸入/輸出回路、連接導(dǎo)線，甚至印刷線路板的銅箔，都將可能產(chǎn)生高頻磁

82、場感應(yīng)和電場感應(yīng)，導(dǎo)致EMI傳導(dǎo)干擾的某些頻段超標(biāo)，這時(shí)即使加大濾波器的電感和電容，也將收效甚微。</p><p><b>　?。? ）可靠性難點(diǎn)</b></p><p>　　電子鎮(zhèn)流器如果不解決可靠性問題、保障長壽命（＞30000h）工作，要想大面積推廣和扭轉(zhuǎn)“節(jié)能不節(jié)錢”的印象，即便各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)包括電磁兼容性在內(nèi)的測試數(shù)據(jù)再高水平，也終歸是“花瓶”一個，或者充其量

83、也只能稱為科研樣品而已，明顯沒有實(shí)用意義，因此在設(shè)計(jì)電子鎮(zhèn)流器EMI電路時(shí)務(wù)必將可靠性牢牢擺在首位。</p><p><b>　?。? ）兼顧性難點(diǎn)</b></p><p>　　嚴(yán)格說，電子鎮(zhèn)流器特別是PPFC電路的電子鎮(zhèn)流器畢竟是一種經(jīng)科學(xué)而巧妙的設(shè)計(jì)手段組合而成的電子產(chǎn)品，同時(shí)又要集強(qiáng)電、弱電、微電子、光學(xué)、電真空、電磁學(xué)等多學(xué)科高技術(shù)為一體。因此設(shè)計(jì)上的任何改變

84、，均將導(dǎo)致其它性能指標(biāo)的改變，往往是“牽一發(fā)而動全身”。因此在設(shè)計(jì)探討電子鎮(zhèn)流器EMI濾波器時(shí)一定要全面、慎重并兼顧電子鎮(zhèn)流器的輸入電流諧波含量（THD）、輸入功率因數(shù)（PF）、燈電流波峰比（CF）、燈啟動特性、電能轉(zhuǎn)換效率、匹配特性、燈功率、異常狀態(tài)保護(hù)、振蕩頻率、高低溫特性、安全性能和高可靠性等方面，切不可顧此而失彼。</p><p><b>　　3、 設(shè)計(jì)解決辦法</b></p&

85、gt;<p>　　本設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)RFI和EMI濾波器器電路，將來自電網(wǎng)的傳導(dǎo)射頻干擾和電磁干擾濾除，同時(shí)阻礙鎮(zhèn)流器電路產(chǎn)生的傳導(dǎo)射頻及電磁干擾進(jìn)入電網(wǎng)。橋式整流電路將輸入交流變換成直流。具體分析見第三章。</p><p>　　第二節(jié) 聲頻共振問題</p><p>　　聲頻共振是因燈管的放電點(diǎn)弧驅(qū)動氣體所產(chǎn)生的振蕩壓力與管壁反射的壓力同時(shí)所產(chǎn)生的共振現(xiàn)象,其共振的頻率在音頻范圍

86、之內(nèi),所以稱為聲頻共振,簡稱聲共振.據(jù)文獻(xiàn)記載,當(dāng)高強(qiáng)度氣體放電燈電流驅(qū)動頻率在8kHz-280kHz之間就將出現(xiàn)產(chǎn)生聲頻共振的可能性.雖然在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)生聲頻共振的情況很少,可是一旦出現(xiàn)聲頻共振現(xiàn)象,輕則閃爍,重則燈管暴烈. 所以，沒有解決聲頻共振問題的產(chǎn)品是有技術(shù)缺陷的產(chǎn)品。正由于高強(qiáng)度氣體放電燈在高頻工作方式下存在聲共振的問題，因此，許多處在此頻率范圍又沒有解決聲頻共振方案的HID電子鎮(zhèn)流器是很不安全的。目前可見的抑制聲頻共振的方

87、法包括：</p><p>　　(1)使HID氣體燈工作于聲共振譜上的安靜區(qū)域，但由于不同廠家生產(chǎn)的不同燈泡其不發(fā)生聲共振的安靜窗口是不同的，因此這樣一種方法在實(shí)際中很難做到通用性。</p><p>　　(2)用低頻方波驅(qū)動HID氣體燈 ，此時(shí)需要在電子鎮(zhèn)流器PFC級和逆變級之間加多一級功率控制，代替電感的鎮(zhèn)流作用，導(dǎo)致一定的成本上升和效率降低。</p><p>　　

88、(3)調(diào)制開關(guān)頻率或相位-1 ，以擴(kuò)大燈管輸入功率的分布頻譜，減小某一可能引起共振的頻率能量，降低發(fā)生共振的可能性，但其發(fā)生聲共振的可能性仍是存在的。</p><p>　　(4)使鎮(zhèn)流器工作于350kHz甚至更高頻率以上 ，此時(shí)也不會出現(xiàn)聲共振現(xiàn)象，但這樣的電路設(shè)計(jì)由于EMI及開關(guān)損耗問題將變得十分困難。</p><p>　　(5)高頻方波驅(qū)動HID氣體燈，對于理想的方波驅(qū)動，燈管功率變化

89、十分迅速，不會對電弧產(chǎn)生干擾，從而抑制了聲共振，但要獲得理想的高效高頻方波是十分困難的。</p><p>　　(6)利用聲共振檢測反饋網(wǎng)絡(luò)調(diào)制開關(guān)頻率，當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)聲共振時(shí)，改變燈管的運(yùn)行頻率，直至燈管運(yùn)行在一個聲共振譜上的安靜區(qū)域，但檢測的快速性與有效性還有待解決。</p><p>　　上述幾種方案中，本設(shè)計(jì)采用的是200Hz低頻方波驅(qū)動電路。</p><p>　　

90、第三節(jié) 總諧波失真（THD）簡介</p><p>　　總諧波失真是指用信號源輸入時(shí)，輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分。諧波失真是由于系統(tǒng)不是完全線性造成的，它通常用百分?jǐn)?shù)來表示。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真。一般說來，1000Hz頻率處的總諧波失真最小，因此不少產(chǎn)品均以該頻率的失真作為它的指標(biāo)。但總諧波失真與頻率有關(guān)，必須在20-20000Hz的全音頻范圍內(nèi)測出?？傊C波失真表明功放工作時(shí)，由于電路不可避

91、免的振蕩或其他諧振產(chǎn)生的二次，三次諧波與實(shí)際輸入信號疊加，在輸出端輸出的信號就不單純是與輸入信號完全相同的成分，而是包括了諧波成分的信號，這些多余出來的諧波成分與實(shí)際輸入信號的對比，用百分比來表示就稱為總諧波失真。</p><p><b>　　一、總諧波失真解析</b></p><p>　　諧波失真是指音箱在工作過程中，由于會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象而導(dǎo)致音箱重放聲音時(shí)出現(xiàn)失真。

92、盡管音箱中只有基頻信號才是聲音的原始信號，但由于不可避免地會出現(xiàn)諧振現(xiàn)象（在原始聲波的基礎(chǔ)上生成二次、三次甚至多次諧波），這樣在聲音信號中不再只有基頻信號，而是還包括由諧波及其倍頻成分，這些倍頻信號將導(dǎo)致音箱放音時(shí)產(chǎn)生失真。對于普通音箱允許一定諧波信號成分存在，但必須是以對聲音基頻信號輸出不產(chǎn)生大的影響為前提條件。  而總諧波失真是指用信號源輸入時(shí)，輸出信號（諧波及其倍頻成分）比輸入信號多出的額外諧波成分，通常用百分?jǐn)?shù)來

93、表示。一般說來，1000Hz頻率處的總諧波失真最小，因此不少產(chǎn)品均以該頻率的失真作為它的指標(biāo)。所以測試總諧波失真時(shí)，是發(fā)出1000Hz的聲音來檢測，這一個值越小越好。       THD(total harmonic distortion，總諧波失真)：是聲音設(shè)備產(chǎn)生的(通常是不受歡迎的)諧波的水平。一般來說，高質(zhì)量設(shè)備的THD值很低(低于0.002%)，但也有例外。很多電子管設(shè)備的T

94、HD非常高，但晶體管設(shè)備必須具有較低的THD，因?yàn)樗鼈兌嘤嗟闹C波會使聲音聽起來很不舒服。  </p><p><b>　　二、總諧波失真分類</b></p><p>　　諧波失真指音頻信號源通過功率放大器時(shí)，由于非線性元件所引起的輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分。諧波失真是由于系統(tǒng)不是完全線性造成的，我們用新增加總諧波成份的均方根與原來信號有效

95、值的百分比來表示。例如，一個放大器在輸出10V的1000Hz時(shí)又加上 Lv的2000Hz，這時(shí)就有10％的二次諧波失真。所有附加諧波電平之和稱為總諧波失真。一般說來，1000Hz頻率處的總諧波失真最小，因此不少產(chǎn)品均以該頻率的失真作為它的指標(biāo)。但總諧波失真與頻率有關(guān)，因此美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會于1974年規(guī)定，總諧波失真必須在20～20000Hz的全音頻范圍內(nèi)測出。國際電工委員會規(guī)定的總諧波失真的最低要求為：前級放大器為0.5％，合并放大器

96、小于等于0.7％，但實(shí)際上都可做到0.1％以下。 本設(shè)計(jì)要求：低總諧波：主動功因回路，TDH值＜10%；工作頻率（Working Frequency）：150Hz低頻方波（Square Wave），不僅可延長燈管壽命，避免音頻共振（Acoustic Resonance），不會產(chǎn)生色漂移（Coler Shifting）。</p><p>　　第四節(jié) 功率因數(shù)提高問題</p><p>

97、;　　在感性負(fù)載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。功率因數(shù)越低，兩個波形峰值則分隔越大。功率因數(shù)是交流電路的重要技術(shù)數(shù)據(jù)之一。功率因數(shù)的高低，對于電氣設(shè)備的利用率和分析、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電

98、氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)[7]。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S 其中：P-有功功率（KW），Q-無功功率（Kvar)，S-視在功率（KVA) 功率因數(shù)過低，就要用較大的電流來保障用電器正常工作，與此同時(shí)輸電線路上輸電電流增大，從

99、而導(dǎo)致線路上焦耳熱損耗增大。另，在輸電線路的電阻上及電源的內(nèi)組上的電壓降，都與用電器中的電流成正比，增大電流必然增大在輸電線路</p><p>　?。?)、 提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。</p><p>　?。?)、可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費(fèi)開支。</p><p>　　（3)、能提高企業(yè)用電設(shè)備的利用

100、率，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力。</p><p>　　（4)、 可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。</p><p>　　由于橋式整流后大容量濾波電容的存在，交流輸入電流波形出現(xiàn)嚴(yán)重畸變，不再是正弦渡，而呈現(xiàn)為幅值很大的尖峰脈沖。這種電流的高次諧波分量很高，致使線路的功率因數(shù)降低到0．5～0 65，這是人們所不期望的。解決這個問題的技術(shù)措施就是PFC電路。功率因數(shù)校正(Power Fact

101、or Correction．縮寫為PFC)電路的基本功能就是增大整流二極管的導(dǎo)通角，抑制電源電流的波形畸變，提高線功率因數(shù)。PFC技術(shù)分無源PFC(簡稱PPFC)和有源PFC(簡稱APFc)．由于升壓型APFC電路在一定的輸出功率下可以減小輸出電流，從而減小濾波電容的容值和體積，所以在電子鎮(zhèn)流器中被廣泛應(yīng)用[6]。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖

102、5所示為電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)，在整個系統(tǒng)中要用到功率因數(shù)校正芯片，PWM控制芯片及核心控制芯片。</p><p>　　圖5 電子鎮(zhèn)流器電路結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　控制電路的選擇</b></p><p>　　電子鎮(zhèn)流器的實(shí)質(zhì)就是一個開關(guān)電源，根據(jù)HID燈的特性而設(shè)計(jì)的為燈提供滿足燈的啟動和持續(xù)工作的電壓的開關(guān)電源。</p>

103、<p>　　一、開關(guān)電源控制集成電路芯片選擇</p><p>　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，適應(yīng)各類開關(guān)電源的控制集成電路功能不斷完善，集成化水平不斷提高，外接元件越來越少，集成控制芯片種類很多，大致可劃分為以下幾類方式：</p><p>　　按照調(diào)節(jié)時(shí)間比例的方式可以分為PFM集成控制芯片和PWM集成控制芯片；</p><p>　　按照輸出脈沖的路數(shù)

104、可以分為單路輸出、雙路輸出和多路輸出集成控制芯片；</p><p>　　按照所配合的功率變換方式，可以分為硬件開關(guān)變集成控制芯片和軟件開關(guān)變換集成控制芯片。</p><p>　　而PWM集成控制芯片按照調(diào)節(jié)脈沖寬度的方式，可以分為電壓型PWM集成控制芯片和電流型PWM集成控制芯片。本設(shè)計(jì)使用的集成控制芯片是單端輸出電流型脈寬調(diào)制控制器UC3844，該IC所需的外部元件較少，因此可以降低成本

105、。UC3844芯片內(nèi)部包括帶滯后的欠壓封鎖電路（UVLO）、振蕩器（OSC）、誤差放大器、電流取樣比較器、PWM鎖存器和推拉輸出電路等。在正常工作中，只要與高頻開關(guān)晶體管串聯(lián)的電流取樣電阻兩端的尖峰電壓達(dá)到1V，其間內(nèi)部的推拉輸出級就中止輸出，高頻開關(guān)晶體管立即關(guān)斷，因此可自然形成逐脈沖限流。推拉輸出級可以直接驅(qū)動N溝道MOSFET和雙極型晶體管，該芯片最高工作頻率可達(dá)500kHz，啟動電流小于1毫安，輸出脈沖的最大占空比低于50%，適

106、用用于推挽和橋式直流變換器。UC3844內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述及外圍參數(shù)的選擇：</p><p><b>　　欠壓封鎖電路[7]</b></p><p>　　UC3844的欠壓封鎖導(dǎo)通門限電壓為16V，關(guān)斷門限電壓為10V，滯后電壓為6V。在工作過程中，電源電壓低于關(guān)斷門限電壓時(shí)，欠壓封鎖比較器使輸出驅(qū)動信號關(guān)斷。當(dāng)電源電壓升高到導(dǎo)通門限電壓時(shí)，欠壓封鎖比較器有使輸出驅(qū)動信號恢