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一种高频无极灯驱动装置设计与实现

作者:时间:2012-06-29来源:网络收藏

摘要:无极灯是一种新型绿色光源,因其独特的优点正逐步得到推广。文章回顾了无极灯的发光原理,分析了传统无极灯采用分立元件带来的缺点,提出了一种新型的基于IC无极灯,并给出了模块的原理图。经过测试,本方案给出的驱动可以稳定高效地驱动无极灯并应用于实际。
关键词:无极灯;驱动装置;IC驱动

0 引言
高频无极灯是综合应用电子技术、真空科学、功率电学、等离子体科学、磁性材料科学等学科的高新技术产品。无极灯采用磁场来激励气体放电并发光,所以灯泡内部并没有电极,突破了传统的白炽灯、气体放电灯的发光机理,正逐渐成为人们公认的新一代实用型长寿命、高光效的光源,具有超长寿命、节能效果好、发光效率高、无闪烁、低维护成本、无污染等优点。
高频无极灯的推广对于节能减排有积极的意义。以路灯照明为例,仅2009年,我国共计安装路灯2000万盏,年电费就达数百亿元以上,并且维护及更换灯泡耗费大量人力与物力,一直是传统路灯难以克服的弊病。近年来,随着能源紧张局免的加剧,清洁光源如LED灯、无极灯的应用日益得到重视。而与其他清洁光源如LED灯相比,无极灯在散热和功率方面均有优势,故无极灯的研制在各国受到重视。本文对高频无极灯的驱动装置进行了研究,提出了一种基于数字IC的高频无极灯驱动装置的设计和方案。实际测试结果表明,本方案能够在2.65MHz稳定高效地驱动高频无极灯,可以应用于生产。

1 无极灯发光原理
无极灯利用电磁感应原理,先由交流电产生磁场,再由磁场产生感应电流,应用耦合震荡原理将产生的高频电压注入到真空的玻壳或玻管里,与三基色荧光粉及惰性气体作用发光。高频无级灯在输入一定范围的电源电压后,高频发生器产生高频恒压送给功率耦合器,由功率耦合器在玻壳的放电空间内建立静电强磁场,对放电空间内的大气进行电离,形成大量的等离子体。等离子受激原子返回基态时,辐射出253.7nm紫外光;玻璃泡壳内壁的三基色荧光粉受强紫外光激励发可见光。在电源设计上,无极灯采用APFC电源控制技术和采用IC技术,一方面使得电源的功率因数高达0.95以上,另一方面使得高频发生器始终以高频恒电压点灯。所以输入的电源电压在一定范围内波动时,其发光亮度均不变。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/176823.htm

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2 高频无极灯驱动装置研究
驱动装置是高频无极灯的重要组成部分。目前已经应用的无极灯高频驱动是由电容、电阻、晶体管组合振荡器的,将输出脉冲去驱动MOS管。但是分立元件制作的无极灯驱动装置存在如下缺点:
(1)驱动信号幅度大小不稳定,使得MOS管不能处于最佳工作状态,影响无极灯功耗。在国家大力提倡低碳环保的今天,这个问题必须要解决。
(2)控制频率漂移严重,存在谐波干扰。由于高频无极灯工作频率高(高于2MHz),如果不能有效解决频率谐波问题,将严重干扰其它波段的通信,如无线广播、机场无线电通信等,这将严重影响无极灯的推广应用。
(3)由分立元件组成的驱动电路在实际应用时调试麻烦,而且制作困难,控制器故障率高,技术指标低。
为了克服现有的控制器频率漂移以及驱动信号不稳定的状态,本文提出一种高频驱动输出恒定,并使得无极灯控制器故障率大幅度下降的方案,是国内首次在2.65MHz下用IC驱动的方式驱动高频电源,可以有效克服分立元件制作无极灯驱动装置所带来的缺点。
给出的设计方案如下:在组合模块中,PCB板、晶振、驱动芯片与PCB板连接,设置两路电压输入,使得本装置一端与主板电源连接,另一端与内部的晶振连接。当标称电压达到晶振时,输出一个2.65MHz标准脉冲方波,该方波直接输出给DF803SI驱动芯片。DF8031SI的电源通过插件与主板另外一路电源连接。当震荡信号达到DF803SI的时候,DF803SI输出两组驱动信号,通过主板的元器件直接驱动MOS管工作,从而减少元器件数量,且驱动信号衰减极小,驱动信号稳定性好,耗散功率大大减小。

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如图2所示,1是主板与驱动装置的接口通道,并通过2向晶振提供电源。部件3是高频模块,输出2.65MHz高频信号。部件4与IXDF404SI驱动芯片串联,5与电源一端与DF803SI驱动芯片相连,DF803SI通过6输出双驱动信号。


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