中心議題：

• 金鹵燈電子鎮流器設計

解決方案：

• 通過限流來降低輸出的電壓
• 加運放實現恒電流輸出

以(yi)節(jie)能(neng)為(wei)主(zhu)的(de)現(xian)代(dai)照(zhao)明(ming)中(zhong)，金(jin)鹵(lu)燈(deng)以(yi)其(qi)優(you)良(liang)的(de)照(zhao)明(ming)效(xiao)果(guo)，較(jiao)高(gao)的(de)顯(xian)色(se)指(zhi)數(shu)在(zai)商(shang)業(ye)領(ling)域(yu)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，目(mu)前(qian)由(you)於(yu)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)的(de)製(zhi)約(yue)
，使(shi)該(gai)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)並(bing)未(wei)得(de)到(dao)較(jiao)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。本(ben)文(wen)是(shi)針(zhen)對(dui)目(mu)前(qian)各(ge)廠(chang)碰(peng)到(dao)的(de)一(yi)些(xie)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)的(de)分(fen)析(xi)，並(bing)結(jie)合(he)本(ben)人(ren)在(zai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)的(de)經(jing)驗(yan)所(suo)得(de)出(chu)的(de)一(yi)些(xie)心(xin)得(de)體(ti)會(hui)。

一.金鹵燈的燈管
 
金鹵燈作為高強度氣體放電燈的一種，它包含了高壓氣體放電燈的一些典型特性，以民用 70w單雙端燈泡為例：不同廠家或相同廠家的製造工藝，均有可能使燈泡的電氣參數出現離散。主要體現為管壓
、管流以及金鹵丸的微量元素的差別

，和色溫的誤差
，其中以燈管管壓和管電流尤為明顯。

二． 恒功率
，用一個電子鎮流器 , 點不同的燈泡會出現不同的功率。

如ru用yong不bu同tong廠chang家jia的de燈deng泡pao有you可ke能neng會hui出chu現xian更geng大da的de參can數shu差cha別bie。所suo以yi對dui於yu電dian子zi式shi金jin鹵lu燈deng鎮zhen流liu器qi
，有you恒heng功gong率lv的de要yao求qiu
，即ji同tong一yi電dian子zi鎮zhen流liu器qi點dian不bu同tong廠chang家jia的de燈deng泡pao會hui得de到dao同tong一yi輸shu入ru功gong率lv。例li如ru點dian不bu同tong70w 金鹵燈為輸出70w，點150w 負載燈泡時的輸出也為70w。鎮zhen流liu器qi不bu會hui因yin為wei燈deng泡pao的de差cha別bie而er影ying響xiang輸shu出chu功gong率lv

，所suo以yi這zhe個ge功gong能neng對dui於yu電dian子zi鎮zhen流liu器qi優you為wei重zhong要yao
，這zhe個ge功gong能neng可ke使shi不bu同tong的de燈deng管guan在zai同tong一yi功gong率lv下xia能neng穩wen定ding地di工gong作zuo。（能均恒在多支燈同時使用的場合產生的光線誤差並有效減少了該誤差的存在——恒功率）。

三. 寬電壓的輸入。

電路結構中的前端APFC 電路,它的應用除可以修正輸入電壓與電流的波形相位
，還可以使輸出的直流電壓穩定在 直流400V，即輸入100v～260v 交流變化時，電路的輸出均為400v 直流，同時功率因素修整為0.99 以上，對於群體使用的TH D 的控製更具優勢，平均可控製電流總諧波含量在8%，如電路調試良好可控在3%以內。APFC 分為DCM 和CCM 二種，DCM 為峰指電流型即通用常見的STL6561，SA7527 ,MC33262.。 CCM 型 IR1150 等。

DCM 大部分用於450w 以內的電路結構，由於DCM 是(shi)頻(pin)率(lv)與(yu)脈(mai)寬(kuan)均(jun)可(ke)調(tiao)
，電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)
，而(er)且(qie)應(ying)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)結(jie)構(gou)，該(gai)結(jie)構(gou)的(de)缺(que)點(dian)為(wei)在(zai)空(kong)載(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)
，上(shang)衝(chong)電(dian)壓(ya)較(jiao)高(gao)，原(yuan)則(ze)上(shang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)會(hui)停(ting)留(liu)在(zai)400v
，這個電壓是由1 腳的電阻分壓采樣決定的，1 腳基準電壓為2.5v，如電阻分壓超過2.5v 芯片的輸入會控製輸出PWM 波形寬度會減小，會使電感的儲能減少，從而減少輸出能量
，降低輸出電壓。

腳為 1腳基準的信號補償端，接上去耦電容，可使主電路電壓采樣的衝擊減小
，3腳為輸入相位檢測輸入端，4腳為過流保護端輸入 1V有效，5腳為零電流采樣端
，6腳接地
，7腳為信號輸出端
，8腳為 Vcc正極。
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1. 這個部分的主要可靠性是來自於主電路的啟動衝擊電流以及MOS的導通角
，如果采樣電流過低，4 腳采樣反饋不及時

，會導致MOS 導通電流過大

，以致電路失效。
 
2. 輸出的電壓過高（啟動時），1 腳與2 腳去耦參數不匹配，空載電壓會上衝到450-500V 以上,導MOS 的耐壓超標導致電路崩潰。
 
3.在低電壓時，MOS 的升壓電流更大（PWM 輸出導通較寬）MOS 溫升較高。這時可將電壓範圍設定為接近值，例如：120v～260v 時同等負載測試時，可將電感的感量及匝數
，按照260v 時的輸入值，設定並最大可能減少次級匝數。在120v 時可將輸入最低電壓設定為110v最大限度增加電感感量，使母線在110v 滿載時輸出達到額定的400v。在260v 時設定次級是由於輸入電壓升高


，輸入電流減小會使次級電壓下降，5 腳電流采樣失效
，使芯片進入重新啟動（誤以為空載）母線不斷脈動的重新啟動。110V 調試時感量大，可減少因輸入電壓低而導致的PWM 頻率太高，帶來的MOS 開關損耗
，感量大時亦可有效減少峰值電流的值。另一減少MOS 溫升的方式是並聯一路吸收網絡。電阻並聯高速二極管後在串聯一隻電容可使MOS 開關時的尖峰反向電壓得到有效吸收。（小功率無明顯優勢）。
 
4. 在 110v時為加大感量後
，可以加大電流采樣電阻，例：在調試 70w負載，110v時可接 80W負載試驗,並適當最大化這一值
，以保證在低壓可有效預防啟動時衝擊電流過大（電流反饋速度更快）。
 
5. 器件的選擇上有幾點需要注意：
 
⑴ 電容： 要選取一些對於高頻損耗較小，耐高溫，容量誤差較小的電容。例如：去耦電容的容量誤差及隨溫度變化量的大小會決定啟動和輸出電壓的精度。（華容及法拉，較為穩定，以經長期驗證）。
 
⑵ 電阻 ：分壓采樣的這個精度決定母線電壓
，所以要選取1%精度的金屬膜電阻，電流采樣最好采用無感（小功率無特殊要求）。
 
⑶ 二極管 ：原則上開關時間越小的二極管損耗越小
，但在實際使用時未能發現這一趨勢，（日本新電源在大功率120v 250w 以上有明顯優勢）。

以上是器件選擇的幾點心得。

四

、降壓式限流：

Buck 電路在降壓電路中有著廣泛的應用
，是通過限流來降低輸出的電壓
，電路比較成熟，有較多成功案例。但是，Buck 比較適應峰值電流小而平均電流較大的場合。對於HID 燈來說有不少的缺點

，曾經有過的調試經驗得出結果為100w 以下的HID 比較合適。150w 以上不能接受，溫升太高而且越是管壓低管流大的燈負載越是明顯。
Buck 電路目前絕大部分廠家是使用電源芯片UC3843-UC3845 這類。加運放實現恒電流輸出
，在加上母線電壓400v 恒定，即實現恒定輸入功率。
但由於UC3843 芯片為固定頻率調節占空比的IC，最大占空比為50%，即如果是負載差別較大時，會從20%～50%之間去調節占空比來調節MOS 的開關時間，減少MOS 導通時間
，在經L，C 平滑濾波來實現調節負載電壓這一方式。那麼如果是100w 負載時，50%的導通和25%的導通，25%的導通峰值電流會是50%的一倍
，負載調整率越高越會使效率越低
，溫升越高，其可靠性就越差。如圖：

 

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原理：
UC3843 為電源專用芯片各腳工作原理如下：
8 腳 REF 5V 基準電壓
7 腳 VCC
6 腳 PWM 輸出
5 腳 接地
4 腳 Rt.ct.振蕩且信號輸入
3 腳 內部運放輸入
2 腳 補償
1 腳 過流保護 1V 有效
 
建議：做中大功率時采用其它功率調節結構，做50%占空比（固定）通過PFM 式調節輸出電流或者雙管正激式，這樣在做中大功率時效果會更好。
 
雙shuang管guan正zheng激ji式shi在zai大da功gong率lv電dian源yuan以yi及ji電dian子zi逆ni變bian焊han機ji領ling域yu有you著zhe較jiao多duo成cheng功gong應ying用yong。值zhi得de借jie鑒jian其qi調tiao整zheng方fang式shi安an全quan可ke靠kao
，輸shu出chu電dian壓ya會hui更geng低di，特te別bie是shi大da電dian流liu可ke靠kao性xing對dui於yu大da功gong率lv金jin鹵lu燈deng的de低di頻pin驅qu動dong有you著zhe明ming顯xian優you勢shi。在zaiBUCK 電路各調節中，原則上頻率越高時，峰值電流越小，但開關損耗越大，所以建議頻率在30KH 左右，另電流輸入中的采樣電阻盡可能大些，太小在燈負載變化大時
，會采樣失敗
，功率失控，以致炸機。

L 的de選xuan擇ze在zai降jiang壓ya式shi電dian路lu中zhong的de電dian感gan是shi儲chu能neng及ji平ping滑hua波bo形xing的de作zuo用yong
，所suo以yi對dui磁ci材cai可ke以yi用yong鐵tie氧yang體ti磁ci芯xin和he非fei晶jing磁ci環huan均jun可ke，感gan量liang可ke適shi當dang加jia大da。感gan量liang加jia大da可ke使shiMOS 的開關波形中的餘振更小
，更有利於MOS 的工作可減小MOS 的反向承受電壓，（示波器可以測試MOS 的源漏極）。器件選擇如上：（PFC 電路中的選取原則）

五、全橋輸出：

目前應用較為廣泛為IR2110-IR2153
，L6569+6569，UBA2030～UBA2033。在HID 全橋中以半橋的高壓吸收以及芯片排版等處理較為重要。例：在2153+2153.6569+6569 的主電路中

，上管的自舉電壓中輸出信號的處理有幾點經驗：

1. 上管的供電電壓是由芯片Vcc 處12v 經外部二極管或內部二極管在下管導通時中線接地後，向VB 端充電。下管截上後
，上管導通時，中線由對地OV 上拉到接近400v。此時，VB 端在中線上加11V（二極管減0.7v 後到電容上隻有11v 左右）上管的驅動能量均由此電容的充電電流驅動，所以，電容的電壓決定上管工作狀態，如：容rong量liang較jiao小xiao在zai全quan橋qiao驅qu動dong中zhong，由you於yu頻pin率lv較jiao低di向xiang電dian容rong的de充chong電dian次ci數shu沒mei有you高gao頻pin中zhong的de次ci數shu多duo，所suo以yi需xu相xiang應ying加jia大da此ci處chu電dian容rong容rong量liang以yi保bao證zheng上shang管guan的de驅qu動dong電dian壓ya，在zai向xiang上shang管guan輸shu出chu1 時，在1 的後端電壓最好能高過9v。否則上管的MOS 開關波形將會受損，開關損耗加大，易損壞。可將芯片的Vcc 提到15v可改善此項，但也要根據不同MOS 調試，結果不同。

2. 盡可能做到芯片的單點接功率管的地，此項對在驅動MOS 的芯片輸出波形上較為重要，以減小外界對芯片工作時的幹擾
，Vb 電容，RT.CT 布線要短
，Vcc 濾波電容要盡可能靠近1 和4 腳。

3. 在中線上接一隻二極管並於VB 電容端正端以防半橋中線振蕩時帶來的正向尖脈衝會損壞芯片懸浮地VSS，也就是電路啟動或者正常工作時（特別是在燈泡未進入穩態的過程中）輸出波形抖動對半橋的正向尖脈衝易損壞芯片。

4. UBA2030-2033
，這是飛利浦針對全橋驅動專業設計的芯片有HV自供電功能比較先進和簡單的電路驅動結構。由HV 降壓濾波電容，RT.CT.VB 電容即可工作。如用簡單的驅動，顯然

，UBA2030 的絕大部分優勢並未顯現。如減小低頻方波對於鎮流器以及電源衝擊
，以及噪聲的處理
，可用單片機生成PWM 波對UBA2030，以及全橋IR2110-+2153 實現接近正弦波的處理，即生成在純方波之前和之後加一高速PWM 的de小xiao方fang波bo，以yi平ping滑hua全quan橋qiao方fang波bo的de前qian極ji和he後hou極ji形xing成cheng過guo渡du電dian壓ya波bo形xing即ji可ke，出chu現xian接jie近jin正zheng弦xian波bo可ke有you效xiao減jian小xiao
，純chun方fang波bo帶dai來lai的de低di頻pin噪zao音yin及ji對dui鎮zhen流liu器qi周zhou邊bian輻fu射she。

5. 全橋MOS 中二個半橋對地電容以及二極管對尖峰吸收作用根據以往的經驗，不要太過依賴MOS 中的自代的二極管，要加強全橋中的Lc 吸收。

6. gaoyadianhuoluxianyouyuhoujimuxiandianyahuisuidengdejichuanerjiangzhidengdianya，suoyiyuanzezhiyaoxuanzedefangdianguandexuebengzhigaoyudengguandianyaerdiyumuxiankongzaidianyajike。yibanxuanqu230v～350v 之間
，有半導體DISC
，空氣放電式，陶瓷放電式，可控矽觸發式

，自耦式等多種結構。目前以半導體式和自耦式居多。汽車的HID 以陶瓷放電為主。

⑴ 半導體式 放電次數較多，壽命較長。但放電能力有限，峰值電流不大,電壓精度較好。

⑵ 空氣放電 式受空氣的濕度影響較大，對於放電電壓要求不高的高壓場合較為適用，可用於超高壓的快速啟動的二級放電。

⑶ 陶瓷管 來源於防雷管領域，優點順態電流可上千A
，壽命不長，有效壽命在5 萬-10 萬次左右，（視不同廠家效果不同
，最好的是西門子）
，壽命末期電壓值漂離較大。

⑷ 可控矽式 早期由於DISC 的半導體結構的不成熟而做的替代電路，由DB3 的de分fen壓ya決jue定ding可ke控kong矽gui的de放fang電dian電dian壓ya，壽shou命ming較jiao長chang，但dan電dian流liu能neng量liang較jiao小xiao
，開kai關guan速su度du較jiao慢man
，對dui於yu高gao壓ya鈉na燈deng較jiao為wei適shi用yong
，對dui於yu金jin鹵lu燈deng對dui脈mai衝chong寬kuan度du有you要yao求qiu的de場chang合he不bu太tai適shi用yong
，可ke改gai良liang結jie構gou但dan成cheng本ben較jiao高gao放fang棄qi。

⑸ 自耦式 將全橋的電線並聯一104-474 電容.在電容中串入變壓器的初級,全橋振蕩時,電容二端電壓突變充放電流流過變壓器初級時,會在次級形成高壓輸出，升壓能力由 MOS 的內阻以及電容的內阻決定，電流大小由電容容量決定,但電容越大,充放電電流越大,對全橋造成的負擔越重,不利於長期燈工作
，越小容量放電電流越弱,對長線點火不利,同一負載用自耦式104 和DISC 式全橋有10 度左右溫差。(150Hz 70w)