CN105050261A - 纯固态新hid灯电子镇流器的数控方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，新HID灯的供电回路中串联输入交流电源，形成强电直馈的AC-AC拓扑；交流电源通过AC-DC倍电压整流分别向储能电容C1和C2充电，两个储能电容的直流电压正向串联叠加成直流母线电压，用于启辉新HID灯；电力电子开关S1和S2分别受控于单片机MCU推挽工作，分别完成新HID灯电流高频正半波和负半波供电；并在两个电力电子开关均截止的死区时间，通过续流过程，使新HID灯恒功率运行。本发明适用于全球交流100－280V工业电源，能兼容传统的气体放电灯，能稳定可靠的让灯电压为250伏以上的新HID灯启辉且恒功率运行，消除声共振危害，可靠性高，降低谐波干扰和EMC干扰，电功效率高。

Description

纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路

技术领域

本发明涉及纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路。

背景技术

HID灯是“高强度气体放电灯”的简称，例如：氙灯、金卤灯、高压汞灯、高压钠灯、铊钒纳灯......等等，已有成熟的工艺及大量工业化生产设备进行大批量生产。有行业标准、部标、国标等规范文件。至今HID仍是全球大功率公共照明性价比优选主力军。

尽管LED光效已提升到每瓦303流明，但高光效LED太昂贵，而且大功率LED灯失去了点光源的优势；而HID灯和新HID灯均是性价比优异的大功率点光源，控光性极好。LED灯与HID灯、新HID灯相比显得娇气，不耐高温、不耐感应雷电浪涌，所以，至今LED仍未能全面取代大功率HID灯和新HID灯。

新HID灯是在传统成熟的HID灯基础上的创新：为了提高效率，人为加高了HID灯电弧管内高强度气体压力，提升HID灯电弧电压；在同等灯功率的情况下，灯电弧电流下降，使灯电极损耗下降，比传统HID灯寿命更长；一只HID灯泡内并联两支HID电弧管，灯寿命超过5万小时，足可比美LED寿命；尤其是温度较高工作环境条件下，HID耐高温性能优于LED灯；改变HID灯电弧管气体配方，优化HID电弧管内卤丸的配方，使HID灯显色性接近太阳光，可操作性优于LED。但新HID灯启辉困难，热启辉更难，灯电弧及灯功率稳定的控制难度大，潜在声共振危难。

目前，新HID灯电子镇流器须适应在全球电源交流100伏至280伏工业电源通用，能稳定可靠的让灯电压250伏或更高的新HID灯启辉，稳定、恒功率运行，技术难度颇大。可靠的老办法沿用BOOST升压型APFC的拓扑，可以得到稳压400伏母线直流，供电给全桥或半桥推挽驱动新HID灯，这是国内外常用的方案，但性价比难有大的突破，所以目前新HID灯电子镇流器价格降不下来。有必要创新性价比更好的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适应在全球交流100伏至280伏工业电源通用，能兼容传统的气体放电灯，能稳定可靠的让250伏或更高灯电压的新HID灯启辉且能稳定恒功率运行，消除声共振危害，可靠性高，降低谐波干扰THD％和EMC干扰，电功效率E_ff高的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法及电路。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，

新HID灯的供电回路中串联输入交流电源～UIN，形成强电直馈新HID灯的AC-AC拓扑；

新HID灯启辉前，在交流电正半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第一储能电容C1充电；在交流电负半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第二储能电容C2充电，直流母线电压是第一储能电容C1的直流电压UC1和第二储能电容C2的直流电压UC2正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

当新HID灯启辉后，第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU推挽工作，由直流电压UC1串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频正半波供电，由直流电压UC2串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频负半波供电；每当上述两个电力电子开关均截止的死区时间为续流过程，该续流过程为有源功率因数校正APFC过程，使新HID灯恒功率运行；

第一差模电感L1和第二差模电感L2分别串联在新HID灯电流高频正半波供电回路和新HID灯电流高频负半波供电回路中，二者的互感作用形成倍电流效应分别作用于上述的推挽工作过程和续流过程。

还包括稳定输入电功率的方法：由第一单片机MCU1分别取样输入交流电源～UIN的输出电流和输出电压，经与设定的额定输入功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使输入电功率稳定。

还包括稳定灯功率的方法：第二单片机MCU2分别取样灯电流和灯电压，经与设定的灯额定功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使灯功率稳定。

所述新HID灯电流高频正半波供电回路包括依次串联的第一储能电容C1、第一电力电子开关S1、第一差模电感L1、输入交流电源～UIN、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路；

新HID灯电流高频负半波供电回路包括依次串联的第二储能电容C2、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、高频限流电感Lr、新HID灯、输入交流电源～UIN、第二差模电感L2、第二电力电子开关S2。

所述第一差模电感L1的异名端和第二差模电感L2的同名端连接。

采用所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，包括AC-DC倍电压整流充电回路和推挽工作电流回路；

①、AC-DC倍电压整流充电回路工作于电力电子开关S1和S2均未动作之前，包括：

第一储能电容C1的充电闭合回路：当输入交流电源～UIN的正半波，交流电由输入交流电源～UIN的L端输出后分成两路，一路从第一差模电感L1的异名端到同名端，再经第一整流二极管D1整流后向第一储能电容C1充电；另一路从第二差模电感L2的同名端到异名端，再经第三整流二极管D3整流后向第一储能电容C1充电；第一储能电容C1的充电电流依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路，回到输入交流电源～UIN的N端，使第一储能电容C1得到直流电压UC1；

第二储能电容C2的充电闭合回路：当输入交流电源～UIN的负半波，交流电由输入交流电源～UIN的N端输出，依次流经启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，向第二储能电容C2充电后分成两路，一路经第二整流二极管D2整流后从第二差模电感L2的异名端到同名端再回到输入交流电源～UIN的L端；另一路经第四整流二极管D4整流后从第一差模电感L1的同名端到异名端再回到输入交流电源～UIN的L端；使第二储能电容C2得到直流电压UC2；

直流母线电压是直流电压UC1和直流电压UC2正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

②、推挽工作电流回路为第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU推挽工作时的电流回路，包括新HID灯电流高频正半波供电回路、第一续流回路、新HID灯电流高频负半波供电回路和第二续流回路；

新HID灯电流高频正半波供电回路包括：当第一电力电子开关S1导通而第二电力电子开关S2截止时，第一脉冲电流从第一储能电容C1的正端流出，依次流经第一电力电子开关S1、第一差模电感L1的同名端到异名端、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，回到第一储能电容C1的负端；

第一续流回路包括：当第一电力电子开关S1由导通转为截止且第二电力电子开关S2仍截止的死区时间，由第四整流二极管D4给第一差模电感L1续流，续流电流从第四整流二极管D4的负极流出，依次流经第一差模电感L1的同名端到异名端、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，再向第二储能电容C2充电，最后回到第四整流二极管D4的正极；

新HID灯电流高频负半波供电回路包括：当第二电力电子开关S2导通而第一电力电子开关S1截止时，第二脉冲电流从第二储能电容C2的正端流出，依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、高频限流电感Lr、新HID灯、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、第二差模电感L2的同名端到异名端、第二电力电子开关S2，回到第二储能电容C2的负端；

第二续流回路包括：当第二电力电子开关S2由导通转为截止且第一电力电子开关S1仍截止的死区时间，由第三整流二极管D3给第二差模电感L2续流，续流电流从第三整流二极管D3的负极流出，向第一储能电容C1充电后，依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、高频限流电感Lr、新HID灯、第二差模电感L2的同名端到异名端，回到第三整流二极管D3的正极；

所述第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的控制端分别连接单片机MCU。

还包括稳定输入电功率的电路：第一单片机MCU1的两个取样端分别连接输入交流电源～UIN的输出电流和输出电压，输出端连接单片机MCU的输入端，单片机MCU的两个输出端分别连接第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的控制端。

还包括稳定灯功率的电路：第二单片机MCU2的两个取样端分别连接灯电流和灯电压，输出端连接单片机MCU的输入端，单片机MCU的两个输出端分别连接第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的控制端。

还包括单片机MCU的自供电电路：由第一差模电感L1和第二差模电感L2的副边感应线圈NV经过全波倍压整流电路，取得低压电流源，再经稳压二极管ZV稳压后连接单片机MCU的VCC引脚。

还包括降低EMC干扰的电路：新HID灯的一端连接输入交流电源～UIN的N端，该新HID灯的一端还经共模电容Cy后接地。

本发明的显著优点在于：

(1)输入交流电源～UIN串联在第一差模电感L1和第二差模电感L2的公共连接点与新HID灯之间，以AC-AC强电直馈新HID灯。

(2)积累多年解剖HID灯电子镇流器的故障实物的切身体验，统计故障约三分之一是由电力电子开关损坏引发的；本发明运用第一差模电感L1和第二差模电感L2来实现倍电流效应，有效降低了电力电子开关的电流应力。又在注意性价比前提之下，合理适配高电压大电流电力电子开关管，并由单片机MCU控制实现真正的谷底开关ZVZCS软开关，进一步防范了电压应力损坏，提升可靠性。

(3)统计故障率约四分之一来自电解电容，原因是电解电容不可靠，对于温度的敏感及其恶性循环，所以，本发明不用电解电容，实现“全固态”。有效提升可靠性，实现5万小时以上无损坏之目标。

(4)考察HID灯电子镇流器故障，统计故障五分之一是发生在IC弱电部分，尤其是低压电源VCC对集成电路(IC或MCU)供电的故障引发，本发明启动之后由第一差模电感L1和第二差模电感L2的副边感应线圈NV作全波倍压整流，取得自供电的低压电流源，经稳压二极管ZV稳压后供电给单片机MCU，使得单片机MCU的VCC引脚低压弱电回路也不用电解电容，提升可靠性。

(5)一般传统的桥式整流之后，用大容量电解电容贮能，是为了解决交流电源过零前后的小时段内，电源停止向电路馈能而破坏了电路工作连续性。而本发明当输入交流电源过零时，即安规电容Cx的瞬时电压为零，这时C1和C2与S1及S2形成LLC拓扑正常运行，而且是“无直通危害的LLC拓扑”，解决了传统桥式整流的交流电源过零能量输送非连续的不可靠性问题。

(6)本发明之中的第一差模电感L1和第二差模电感L2具有“倍电流BUCK”的作用，有效降低电力电子开关的电流应力，也就降低了高压电力电子开关的成本。

(7)由第一差模电感L1和第二差模电感L2和整流二极管D1—D4与储能电容C1和C2，实现对本发明电子镇流器内部寄生杂波的能量回收，有效压制了THD％及电磁兼容传导EMC干扰，减少电网污染，又使本发明电子镇流器的电功效率E_ff有效提升。同时新HID灯电极一端经共模电容Cy接地，降低EMC干扰电平。

(8)用交流电源低频(50HZ/60HZ)调制20KHZ交流高频灯电流，有效降解新HID灯发生声共振；当电力电子开关S1和S2均同时截止的死区时间，有100HZ(或120HZ)倍电压直流整流，其整流的直流分量与20KHZ交流高频灯电流同方向流过新HID灯电弧，对电弧的稳定很有帮助，也有效压抑声共振之动荡；每当电力电子开关S1或S2由导通转变为截止的瞬间，“即双拍有源APFC”过程，这双拍有源APFC直流电流是双向的，与高频灯电流方向同相位，更有效稳定电弧，通过墨镜拍摄灯电弧动态照片，可证实灯电弧呈相当平稳的准线性，与传统HID灯电弧的抖动摆动甚至扭动相比大为稳定。

附图说明

图1是纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的控制逻辑图。

图2是本发明实施例1的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不构成对本发明保护范围的限制。

如图1所示，纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，

新HID灯的供电回路中串联输入交流电源～UIN，形成强电直馈新HID灯的AC-AC拓扑；

新HID灯启辉前，在交流电正半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第一储能电容C1充电；在交流电负半波，输入交流电源～UIN通过AC-DC倍电压整流向第二储能电容C2充电，直流母线电压是第一储能电容C1的直流电压UC1和第二储能电容C2的直流电压UC2正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

当新HID灯启辉后，第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU推挽工作，由直流电压UC1串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频正半波供电，由直流电压UC2串联输入交流电源～UIN实现新HID灯电流高频负半波供电；每当上述两个电力电子开关均截止的死区时间为续流过程，该续流过程为有源功率因数校正APFC过程，使新HID灯恒功率运行；

第一差模电感L1和第二差模电感L2分别串联在新HID灯电流高频正半波供电回路和新HID灯电流高频负半波供电回路中，二者的互感作用形成倍电流效应分别作用于上述的推挽工作过程和续流过程。

还包括稳定输入电功率的方法：由第一单片机MCU1分别取样输入交流电源～UIN的输出电流和输出电压，经与设定的额定输入功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使输入电功率稳定。

还包括稳定灯功率的方法：第二单片机MCU2分别取样灯电流和灯电压，经与设定的灯额定功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使灯功率稳定。

实施例1：

如图2所示，采用所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，包括AC-DC倍电压整流充电回路和推挽工作电流回路；

①、AC-DC倍电压整流充电回路工作于电力电子开关S1和S2均未动作之前，包括：

第一储能电容C1的充电闭合回路：当输入交流电源～UIN的正半波，交流电由输入交流电源～UIN的L端输出后分成两路，一路从第一差模电感L1的异名端到同名端，再经第一整流二极管D1整流后向第一储能电容C1充电；另一路从第二差模电感L2的同名端到异名端，再经第三整流二极管D3整流后向第一储能电容C1充电；第一储能电容C1的充电电流依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路，回到输入交流电源～UIN的N端，使第一储能电容C1得到直流电压UC1；

第二储能电容C2的充电闭合回路：当输入交流电源～UIN的负半波，交流电由输入交流电源～UIN的N端输出，依次流经启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，向第二储能电容C2充电后分成两路，一路经第二整流二极管D2整流后从第二差模电感L2的异名端到同名端再回到输入交流电源～UIN的L端；另一路经第四整流二极管D4整流后从第一差模电感L1的同名端到异名端再回到输入交流电源～UIN的L端；使第二储能电容C2得到直流电压UC2；

直流母线电压是直流电压UC1和直流电压UC2正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

由于第一储能电容C1与第二储能电容C2的电容量相等，当输入交流电源～UIN为100Vac至280Vac范围时经过上述倍电压整流后，直流电压UC1和直流电压UC2均为283伏至792伏。第一储能电容C1与第二储能电容C2选用非液体电解电容、电压等级1000VDC，满足新HID灯启辉和稳定运行之需。

得到直流母线电压是565.6伏至1584伏，第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的耐压选择1600伏等级以上。

启辉电容CP只是新HID灯触发短瞬工作，选用103/3KV以上等级高频高压电容，新HID灯启辉后，启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路自动退出工作。

高频限流电容CS容抗XC，串联高频限流电感Lr作为HID灯的高频限流阻抗功能，高频限流电容CS选用正切损耗角较小的“聚丙膜交流电容”耐压等级为交流630Vac至750Vac，电容量适配HID灯电流。

启辉电阻RP及限流电阻RS分别为，是启辉电容CP和高频限流电容CS的泄放电阻，均选用1MΩ、1KV电阻。

所有二极管均为耐压1000伏高频二极管，电流等级按新HID灯电流适配。

②、推挽工作电流回路为第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU推挽工作时的电流回路，包括新HID灯电流高频正半波供电回路、第一续流回路、新HID灯电流高频负半波供电回路和第二续流回路；

新HID灯电流高频正半波供电回路包括：当第一电力电子开关S1受控于单片机MCU高频占空比dq信号导通而第二电力电子开关S2截止的时段Δts1，第一电力电子开关S1的工作电压，是直流电压UC1加/减输入交流电源～UIN的瞬时值，其极限是所以，第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2选耐压等级1600伏以上；第一电力电子开关S1导通脉冲电流方向，决定新HID灯电流高频正半波电流方向，第一脉冲电流从第一储能电容C1的正端流出，依次流经第一电力电子开关S1、第一差模电感L1的同名端到异名端、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，回到第一储能电容C1的负端；回路中安规电容Cx两端输入交流电源～UIN输入电流能量介入，有效压制新HID灯的声共振危害。

第一续流回路包括：当第一电力电子开关S1受控于单片机MCU的高频占空比dq信号结束转为截止而第二电力电子开关S2仍截止的死区时间，由于第一差模电感L1的电流方向不能突变，而发生续流过程，其实质是有源功率因数校正APFC双拍之一拍的瞬时过程，由第四整流二极管D4给第一差模电感L1续流，续流电流从第四整流二极管D4的负极流出，依次流经第一差模电感L1的同名端到异名端、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、新HID灯、高频限流电感Lr、高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路，再向第二储能电容C2充电，最后回到第四整流二极管D4的正极；相当于BCUK拓扑有源功率因数校正APFC过程，所不同的是此间流经输入交流电源～UIN，也正是由于输入交流电源～UIN串入有源功率因数校正APFC过程，提高了功率因数PF，降低了输入电源电流谐波THD，提高了电功效率E_ff。

新HID灯电流高频负半波供电回路包括：当第二电力电子开关S2受控于单片机MCU高频占空比信号导通而第一电力电子开关S1截止的时段Δts2，第二电力电子开关S2的工作电压，是直流电压UC2加/减输入交流电源～UIN的瞬时值，其极限是第二电力电子开关S2导通脉冲电流方向，决定新HID灯电流高频负半波电流方向；第二脉冲电流从第二储能电容C2的正端流出，依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、高频限流电感Lr、新HID灯、安规电容Cx与输入交流电源～UIN的并联支路、第二差模电感L2的同名端到异名端、第二电力电子开关S2，回到第二储能电容C2的负端；

第二续流回路包括：当第二电力电子开关S2受控于单片机MCU高频占空比信号结束转为截止而第一电力电子开关S1仍截止的死区时间，由于第二差模电感L2的电流方向不能突变，而发生续流过程，其实质是有源功率因数校正APFC双拍之另一拍的瞬时过程，由第三整流二极管D3给第二差模电感L2续流，续流电流从第三整流二极管D3的负极流出，向第一储能电容C1充电后，依次流经高频限流电容CS与限流电阻RS的并联支路、高频限流电感Lr、新HID灯、第二差模电感L2的同名端到异名端，回到第三整流二极管D3的正极；同样的，由于输入交流电源～UIN串入有源功率因数校正APFC过程，提高了功率因数PF，降低了输入电源电流谐波THD，提高了电功效率E_ff。

第一差模电感L1和第二差模电感L2的作用是：

第一差模电感L1和第二差模电感L2的存在，解除了第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2直通之危险。虽然由于第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2分别受控于单片机MCU的高频占空比信号dq和而且还存在死区时间，即上述有源功率因数校正APFC双拍过程时间，本来二者是不可能同时导通的。但是一旦其中某一电力电子开关管击穿而又不烧毁，就有可能发生LLC直通的危害，所以，串入第一差模电感L1和第二差模电感L2隔离第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2是十分重要的，实践模拟LLC直通故障，发现直通电流很有限，而且单片机MCU来得及启动异常保护，中止驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2，并发出数控指示，以便及时识别故障之处以利予迅速检修。

倍电流效应：

在时段Δts1，第一脉冲电流流入第一差模电感L1同名端，从异名端流出，第二差模电感L2产生感应电流由二极管D2流入第二差模电感L2异名端，从同名端流出，汇同上述第一脉冲电流，合成新HID灯电流高频正半波电流。这就是第一差模电感L1和第二差模电感L2的互感产生的倍流效应。

同理，时段Δts2以及有源功率因数校正APFC双拍过程也存在第一差模电感L1和第二差模电感L2的互感产生的倍流效应。

倍电流效应有效降低第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的电流应力，提升了本发明电子镇流器的性价比。

所述第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的控制端分别连接单片机MCU。

还包括第一单片机MCU1分别取样输入交流电源～UIN的输出电流和输出电压，经与设定的额定输入功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使输入电功率稳定。

还包括第二单片机MCU2分别取样灯电流和灯电压，经与设定的灯额定功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机MCU，单片机MCU根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关S1和第二电力电子开关S2的占空比信号作动态调节，使灯功率稳定。

还包括单片机MCU的自供电电路：由第一差模电感L1和第二差模电感L2的副边感应线圈NV经过全波倍压整流电路，取得低压电流源，再经稳压二极管ZV稳压后连接单片机MCU的VCC引脚。

新HID灯的一端连接输入交流电源～UIN的N端，该新HID灯的一端还经共模电容Cy后接地，用于降低EMC干扰。

在电路中还设有源电子启动器J，其能量取自新HID灯两端，由TVS二极管控制有源电子启动器J的得电；当新HID灯正常运行时，新HID灯电压小于TVS二极管的转折电压，有源电子启动器J不得电；当新HID灯电弧熄灭之后，新HID灯相的两电极之间的交流电压，等于启辉电容CP两端的瞬间电压UCP，使TVS二极管导通，有源电子启动器J得电，经交流倍电压整流贮存到点火电容，再分别经电容Cj1和电容Cj2向初级绕组Nj1和初级绕组Nj2放电，形成多个频率的谐振，次级绕组即高频限流电感Lr产生感应电压Ulr，当感应电压Ulr的电压幅值及宽度满足新HID灯启辉能量要求时，感应电压Ulr的能量由启辉电容CP耦合到新HID灯内两电极，引烯新HID灯电弧。

输入交流电源～UIN经过EMI滤波器后再接入电路。

单片机MCU还通过侦知多种异常保护信号，实施多种智能方式异常保护；进一步耦合“载波遥控”和“无线电遥控”，实现智能化控制调光。

Claims (10)

1.纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，其特征在于：

新HID灯的供电回路中串联输入交流电源(～UIN)，形成强电直馈新HID灯的AC-AC拓扑；

新HID灯启辉前，在交流电正半波，输入交流电源(～UIN)通过AC-DC倍电压整流向第一储能电容(C1)充电；在交流电负半波，输入交流电源(～UIN)通过AC-DC倍电压整流向第二储能电容(C2)充电，直流母线电压是第一储能电容(C1)的直流电压(UC1)和第二储能电容(C2)的直流电压(UC2)正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

当新HID灯启辉后，第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)分别受控于单片机(MCU)推挽工作，由直流电压(UC1)串联输入交流电源(～UIN)实现新HID灯电流高频正半波供电，由直流电压(UC2)串联输入交流电源(～UIN)实现新HID灯电流高频负半波供电；每当上述两个电力电子开关均截止的死区时间为续流过程，该续流过程为有源功率因数校正APFC过程，使新HID灯恒功率运行；

第一差模电感(L1)和第二差模电感(L2)分别串联在新HID灯电流高频正半波供电回路和新HID灯电流高频负半波供电回路中，二者的互感作用形成倍电流效应分别作用于上述的推挽工作过程和续流过程。

2.根据权利要求1所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，其特征在于，还包括稳定输入电功率的方法：由第一单片机(MCU1)分别取样输入交流电源(～UIN)的输出电流和输出电压，经与设定的额定输入功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机(MCU)，单片机(MCU)根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)的占空比信号作动态调节，使输入电功率稳定。

3.根据权利要求1所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，其特征在于，还包括稳定灯功率的方法：第二单片机(MCU2)分别取样灯电流和灯电压，经与设定的灯额定功率进行对比运算，将比对结果输送到单片机(MCU)，单片机(MCU)根据比对结果分别对驱动第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)的占空比信号作动态调节，使灯功率稳定。

4.根据权利要求1所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，其特征在于，所述新HID灯电流高频正半波供电回路包括依次串联的第一储能电容(C1)、第一电力电子开关(S1)、第一差模电感(L1)、输入交流电源(～UIN)、新HID灯、高频限流电感(Lr)、高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路；

新HID灯电流高频负半波供电回路包括依次串联的第二储能电容(C2)、高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路、高频限流电感(Lr)、新HID灯、输入交流电源(～UIN)、第二差模电感(L2)、第二电力电子开关(S2)。

5.根据权利要求4所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法，其特征在于，所述第一差模电感(L1)的异名端和第二差模电感(L2)的同名端连接。

6.采用权利要求1-5之一所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，其特征在于，包括AC-DC倍电压整流充电回路和推挽工作电流回路；

①、AC-DC倍电压整流充电回路工作于电力电子开关S1和S2均未动作之前，包括：

第一储能电容(C1)的充电闭合回路：当输入交流电源(～UIN)的正半波，交流电由输入交流电源(～UIN)的L端输出后分成两路，一路从第一差模电感(L1)的异名端到同名端，再经第一整流二极管(D1)整流后向第一储能电容(C1)充电；另一路从第二差模电感(L2)的同名端到异名端，再经第三整流二极管(D3)整流后向第一储能电容(C1)充电；第一储能电容(C1)的充电电流依次流经高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路、启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路，回到输入交流电源(～UIN)的N端，使第一储能电容(C1)得到直流电压UC1；

第二储能电容(C2)的充电闭合回路：当输入交流电源(～UIN)的负半波，交流电由输入交流电源(～UIN)的N端输出，依次流经启辉电容CP和启辉电阻RP的并联支路、高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路，向第二储能电容(C2)充电后分成两路，一路经第二整流二极管(D2)整流后从第二差模电感(L2)的异名端到同名端再回到输入交流电源(～UIN)的L端；另一路经第四整流二极管(D4)整流后从第一差模电感(L1)的同名端到异名端再回到输入交流电源(～UIN)的L端；使第二储能电容(C2)得到直流电压UC2；

直流母线电压是直流电压(UC1)和直流电压(UC2)正向串联叠加而成，用于启辉新HID灯；

②、推挽工作电流回路为第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)分别受控于单片机(MCU)推挽工作时的电流回路，包括新HID灯电流高频正半波供电回路、第一续流回路、新HID灯电流高频负半波供电回路和第二续流回路；

新HID灯电流高频正半波供电回路包括：当第一电力电子开关(S1)导通而第二电力电子开关(S2)截止时，第一脉冲电流从第一储能电容(C1)的正端流出，依次流经第一电力电子开关(S1)、第一差模电感(L1)的同名端到异名端、安规电容(Cx)与输入交流电源(～UIN)的并联支路、新HID灯、高频限流电感(Lr)、高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路，回到第一储能电容(C1)的负端；

第一续流回路包括：当第一电力电子开关(S1)由导通转为截止且第二电力电子开关(S2)仍截止的死区时间，由第四整流二极管(D4)给第一差模电感(L1)续流，续流电流从第四整流二极管(D4)的负极流出，依次流经第一差模电感(L1)的同名端到异名端、安规电容(Cx)与输入交流电源(～UIN)的并联支路、新HID灯、高频限流电感(Lr)、高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路，再向第二储能电容(C2)充电，最后回到第四整流二极管(D4)的正极；

新HID灯电流高频负半波供电回路包括：当第二电力电子开关(S2)导通而第一电力电子开关(S1)截止时，第二脉冲电流从第二储能电容(C2)的正端流出，依次流经高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路、高频限流电感(Lr)、新HID灯、安规电容(Cx)与输入交流电源(～UIN)的并联支路、第二差模电感(L2)的同名端到异名端、第二电力电子开关(S2)，回到第二储能电容(C2)的负端；

第二续流回路包括：当第二电力电子开关(S2)由导通转为截止且第一电力电子开关(S1)仍截止的死区时间，由第三整流二极管(D3)给第二差模电感(L2)续流，续流电流从第三整流二极管(D3)的负极流出，向第一储能电容(C1)充电后，依次流经高频限流电容(CS)与限流电阻(RS)的并联支路、高频限流电感(Lr)、新HID灯、第二差模电感(L2)的同名端到异名端，回到第三整流二极管(D3)的正极；

所述第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)的控制端分别连接单片机(MCU)。

7.根据权利要求6所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，其特征在于，还包括稳定输入电功率的电路：第一单片机(MCU1)的两个取样端分别连接输入交流电源(～UIN)的输出电流和输出电压，输出端连接单片机(MCU)的输入端，单片机(MCU)的两个输出端分别连接第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)的控制端。

8.根据权利要求6所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，其特征在于，还包括稳定灯功率的电路：第二单片机(MCU2)的两个取样端分别连接灯电流和灯电压，输出端连接单片机(MCU)的输入端，单片机(MCU)的两个输出端分别连接第一电力电子开关(S1)和第二电力电子开关(S2)的控制端。

9.根据权利要求6所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，其特征在于，还包括单片机(MCU)的自供电电路：由第一差模电感(L1)和第二差模电感(L2)的副边感应线圈(NV)经过全波倍压整流电路，取得低压电流源，再经稳压二极管(ZV)稳压后连接单片机(MCU)的VCC引脚。

10.根据权利要求6所述的纯固态新HID灯电子镇流器的数控方法的电路，其特征在于，还包括降低EMC干扰的电路：新HID灯的一端连接输入交流电源(～UIN)的N端，该新HID灯的一端还经共模电容(Cy)后接地。