畢業(yè)設(shè)計(jì)智能型鈉燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)

2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱：智能型鈉燈電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)二、指導(dǎo)教師：嚴(yán)俊三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求課題概述智能型鈉燈電子鎮(zhèn)流器是道路照明鈉燈的電源，為鈉燈提供啟動(dòng)電壓和穩(wěn)態(tài)工作電流，同時(shí)有可根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r、夜晚電壓情況調(diào)節(jié)工作電流，降低功率，為道路提供適度照明，又節(jié)約電能的作用。該電子鎮(zhèn)流器采用他激PWM控制調(diào)節(jié)工作電流，利用光電檢測(cè)元件檢測(cè)出日照情況送入單片機(jī)，確定人們夜晚活動(dòng)時(shí)間〔即人們?cè)谀硞€(gè)時(shí)段后，活動(dòng)大幅度減少〕，調(diào)節(jié)節(jié)能開始時(shí)間。進(jìn)入節(jié)能時(shí)間后，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)調(diào)節(jié)開關(guān)器件的占空比，調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流器的輸出電流，以降低功率；在整個(gè)照明期間，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，可自動(dòng)穩(wěn)流；達(dá)到適度照明和節(jié)能的目的。該鎮(zhèn)流器有體積小，啟動(dòng)快速，電流穩(wěn)定，功率因數(shù)高、諧波分量小等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：〔1〕電子鎮(zhèn)流器整流電路主電路的設(shè)計(jì)；〔2〕電子鎮(zhèn)流器逆變電路主電路的設(shè)計(jì)；〔3〕MOSFER器件的選擇與的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路設(shè)計(jì)；〔4〕PWM控制電路的設(shè)計(jì)；〔5〕光照與電壓檢測(cè)電路；〔6〕單片機(jī)控制電路與程序編寫〔流程圖〕；〔7〕其它輔助保護(hù)功能等設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求：〔1〕畫出系統(tǒng)各環(huán)節(jié)電路圖；〔2〕系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的原理介紹；〔3〕系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的元件參數(shù)計(jì)算與選擇；〔4〕元件明細(xì)表；〔5〕程序流程圖。四、設(shè)計(jì)參考書1、《新型半導(dǎo)體器件與其應(yīng)用實(shí)例》電子工業(yè)2、《光源電器原理和應(yīng)用技術(shù)》化學(xué)工業(yè)3、《逆變器整流電源》機(jī)械工業(yè)4、《現(xiàn)代逆變技術(shù)與其應(yīng)用》科學(xué)5、《新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用》科學(xué)6、《電子變壓器手冊(cè)》##科學(xué)技術(shù)7、《半導(dǎo)體變流技術(shù)》機(jī)械工業(yè)8、《電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)9、《基于C語(yǔ)言編程MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用》清華大學(xué)版社10、《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》##鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院11、相關(guān)五、設(shè)計(jì)說明書要求封面目錄內(nèi)容摘要(200～400字左右，中英文)引言正文〔設(shè)計(jì)方案比擬與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、計(jì)算、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說明與特點(diǎn)〕完畢語(yǔ)附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排(小四、宋體)1～2周：布置任務(wù)，弄懂設(shè)計(jì)要求與原理。3～4周：鎮(zhèn)流器整流主電路的設(shè)計(jì)，逆變主電路的設(shè)計(jì)，MOSFET驅(qū)動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)。5～8周：分析控制電路的工作原理，設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，畫出硬件電路。9～10周：全面整理書寫畢業(yè)論文10周：寫出畢業(yè)辯論提綱，進(jìn)展畢業(yè)辯論。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)辯論與論文要求(小四、宋體)1、畢業(yè)設(shè)計(jì)辯論要求辯論前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見。學(xué)生辯論時(shí)對(duì)自述局部應(yīng)寫出書面提綱，內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。辯論小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的根本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求:說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無(wú)錯(cuò)別字，不允許抄襲。圖紙要求:按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)X，文字注釋必須使用工程字書寫。曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。前言隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷的開展，伴隨我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)的突飛猛進(jìn)，近年來(lái)城市道路照明快速開展，相應(yīng)電費(fèi)也大幅度攀升。據(jù)有關(guān)資料顯示，城市路燈照明在我國(guó)照明耗電中占%的比例，在每年億元的政府機(jī)構(gòu)電力能耗中，城市公共照明局部能源支出達(dá)多億元。但由于電能無(wú)法儲(chǔ)存，多數(shù)城市的用電時(shí)段又過于集中，電能的使用效率不足%，存在用電時(shí)缺口巨大。目前，國(guó)內(nèi)大局部城市和地區(qū)幾乎不約而同地采用了日本等國(guó)家在七十年代就拋棄了的路燈隔盞關(guān)燈的省錢方法，其中的弊病不言而喻——不僅導(dǎo)致了路面照度分布不均，給治安與交通安全埋下了隱患，而且不能防止后半夜電網(wǎng)電壓的升高對(duì)路燈壽命的減損，因此不能稱作是真正意義上的節(jié)能?？傊恢悄苄外c燈電子鎮(zhèn)流器，針對(duì)中國(guó)城市路燈的用電現(xiàn)狀，結(jié)合城市路燈管理需求，滿足我國(guó)現(xiàn)代路燈的需要。在傍晚時(shí)和清晨時(shí)，根據(jù)光感自動(dòng)開關(guān)。在晚上各大城市用電頂峰期時(shí)自動(dòng)升壓，頂峰期過后自動(dòng)降壓。自動(dòng)控制電壓而防止那鈉燈跟電壓1;3比例導(dǎo)致的浪費(fèi)電力資源。摘要高壓鈉燈以其光效高、壽命長(zhǎng)、光色好等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目，然而，與之相匹配的電感鎮(zhèn)流器由于功率因數(shù)低、體積大等諸多缺點(diǎn)，已不能滿足人們對(duì)綠色能源的要求。設(shè)計(jì)與之配套的電子鎮(zhèn)流器替代電感鎮(zhèn)流器是高壓鈉燈照明系統(tǒng)的開展趨勢(shì)。本文提出了一種電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)展了一定的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)高壓鈉燈的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特點(diǎn)以與工作在高頻狀態(tài)下的缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種低頻的電子鎮(zhèn)流器逆變電路。這種電路利用瞬時(shí)電流跟蹤控制技術(shù)對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)展低頻調(diào)制，使流過燈的電流為低頻電流，不僅起到鎮(zhèn)流作用，還防止了高壓鈉燈的“聲共振〞現(xiàn)象。本文簡(jiǎn)單分析了大功率高壓鈉燈啟動(dòng)方式并設(shè)計(jì)了一種邏輯控制的變壓器耦合啟動(dòng)電。并結(jié)合逆變主電路的控制，設(shè)計(jì)了啟動(dòng)器的邏輯控制電路，從而不需要任何隔離措施，啟動(dòng)時(shí)數(shù)千伏的啟動(dòng)電壓也不會(huì)對(duì)電路中其它元器件造成損壞。本文簡(jiǎn)單介紹了無(wú)源和有源功率因數(shù)校正的工作原理，并利用功率因數(shù)校正芯片UC3854A／B制作了電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)校正電路。結(jié)果說明：該電子鎮(zhèn)流器能很好的控制電壓和穩(wěn)態(tài)工作電流，并且有效的進(jìn)展電能節(jié)約關(guān)鍵詞：低壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器有源功率因數(shù)校正AbstractHighPressureSodiumLamps(HPS)arenotablefortheirhighluminousefficacy,goodcolorrenderingandlonglife.ButthetraditionalferromagneticballastforHPSlampsduetolowerpowerfactor,highignitingcurrent,lowerefficiency,andlargesize,cannotsatisfytherequirementsforgreenenergy.Soitistimetodesigntheelectronicballasttoreplacethecore-coilballast.AnewmethodofplanningelectronicballastisputforwardtoLathispaper.Theoreticalanalysisandexperimentalresultsare...Theresultsshowedthat:Theelectronicballastcanbeaverygoodcontrolofvoltageandsteady-stateoperatingcurrent,andeffectiveconductofenergyconservationKeywords:lowpressuresodiumlampelectronicballastActivePowerFactorCorrectio目錄前言II摘要=2\*ROMANIIAbstract=3\*ROMANIII第1章電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容與分析11.1設(shè)計(jì)內(nèi)容11.2設(shè)計(jì)要求1第2章鈉燈介紹32.1低壓型鈉燈介紹32.2高壓鈉燈的介紹32.3高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)和材料52.4高壓鈉燈啟動(dòng)特性6第3章系統(tǒng)可行性分析與設(shè)計(jì)73.1電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器的比擬73.2總體電路設(shè)計(jì)與分析10第4章電子鎮(zhèn)流器整流與功率因數(shù)校正控制124.1電子鎮(zhèn)流器整流電路124.2電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)校正控制14第5章電子鎮(zhèn)流器逆變介紹185.1電子鎮(zhèn)流器高頻逆變185.2高壓點(diǎn)火電路分析185.3恒功率控制分析196.1OSFET管的開通與關(guān)斷226.2RF840MOSFET管介紹23第7章諧振局部的設(shè)計(jì)247.1串聯(lián)諧振的定義247.2LC諧振回路的性能與特點(diǎn)24第8章單片機(jī)控制電路與程序編寫268.1單片機(jī)的介紹268.289V51RD2簡(jiǎn)介268.3X1227S8I簡(jiǎn)介268.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)278.5單片機(jī)的程序編寫298.6單片機(jī)供電電源29設(shè)計(jì)心得31致謝32參考文獻(xiàn)33附錄34第1章電路設(shè)計(jì)的內(nèi)容與分析1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容智能型鈉燈電子鎮(zhèn)流器是道路照明鈉燈的電源，針對(duì)中國(guó)城市路燈的用電現(xiàn)狀，結(jié)合城市路燈管理需求，滿足我國(guó)現(xiàn)代路燈的需要。在傍晚時(shí)和清晨時(shí)，根據(jù)光感自動(dòng)開關(guān)。在晚上各大城市用電頂峰期時(shí)自動(dòng)升壓，頂峰期過后自動(dòng)降壓。自動(dòng)控制電壓而防止那鈉燈跟電壓1;3比例導(dǎo)致的浪費(fèi)電力資源。該電子鎮(zhèn)流器采用PWM控制調(diào)節(jié)工作電流，先確定人們與車輛夜晚活動(dòng)時(shí)間，將單片機(jī)定好時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)能開始時(shí)間。進(jìn)入節(jié)能時(shí)間后，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)通過三極管調(diào)節(jié)開關(guān)器件的占空比，調(diào)節(jié)鎮(zhèn)流器的輸出電流，以降低功率；在整個(gè)照明期間，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，可自動(dòng)穩(wěn)流；達(dá)到適度照明和節(jié)能的目的。該鎮(zhèn)流器有體積小，啟動(dòng)快速，電流穩(wěn)定，功率因數(shù)高、諧波分量小等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：〔1〕電子鎮(zhèn)流器整流電路主電路的設(shè)計(jì)；〔2〕功率因數(shù)校正的電路設(shè)計(jì)；〔3〕電子鎮(zhèn)流器逆變電路主電路的設(shè)計(jì)；〔4〕MOSFER器件的選擇與的驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路設(shè)計(jì)；〔5〕單片機(jī)控制電路與程序編寫〔流程圖〕；〔6〕其它輔助保護(hù)功能等設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)要求1.2.1高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的性能要求在使用中應(yīng)使燈管具有的工作性能與電子鎮(zhèn)流器性能相匹配，以使燈能工作在最正確狀態(tài)，使用的電子鎮(zhèn)流器應(yīng)主要滿足以下性能要求：(1)能夠提供2kV以上且足夠?qū)挼挠|發(fā)啟動(dòng)電壓。此電壓使高壓鈉燈可靠啟動(dòng)，并且要求在啟動(dòng)過程中不得對(duì)燈和電子鎮(zhèn)流器中的器件造成損害。(2)要求具有較高的功率因數(shù)。防止電子鎮(zhèn)流器對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，防止對(duì)周圍環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。(3)要求具有完善的保護(hù)功能。在高壓鈉燈出現(xiàn)故障或燒毀時(shí)，電子鎮(zhèn)流器不應(yīng)損壞。技術(shù)指標(biāo)額定電壓220V輸入電壓170-264V電源頻率50/60HZ工作頻率30KHZ左右諧波含量≤6%功率因數(shù)≥0.99溫度X圍-20～65℃負(fù)載類型高壓鈉燈負(fù)載功率250W表1第2章鈉燈介紹2.1低壓型鈉燈介紹2.1.1低壓鈉燈的應(yīng)用低壓鈉燈輻射單色黃光，顯色性差，適用于照度要求高但對(duì)顯色性無(wú)要求的照明場(chǎng)所，如高速公路、高架鐵路、公路隧道、橋梁、港口、堤岸、貨場(chǎng)、建筑物標(biāo)記以與各類建筑物安全防盜照明。由于黃色光透霧性強(qiáng)，該燈也適宜于多霧區(qū)域的照明。圖2-1低壓鈉燈實(shí)物圖2.1.2低壓鈉燈的工作原理低壓鈉燈是基于低壓鈉－稀有氣體放電原理而發(fā)光的電光源。因室溫時(shí)鈉是固體，單純使用鈉的氣體放電燈不易啟動(dòng)。在燈的玻管內(nèi)充入氬氖混合氣即潘寧氣體后，燈放電時(shí)首先呈現(xiàn)氖的特征紅光，并產(chǎn)生熱量使放電管溫度提高，導(dǎo)致鈉開始蒸發(fā)；因鈉的電離電位和激發(fā)電位比氖和氬低，放電很快轉(zhuǎn)入鈉蒸氣中，輻射出可見光。2.1.3低壓鈉燈的特性低壓鈉燈燈管采用抗鈉蒸氣侵蝕的抗鈉玻璃制作。為減少由于傳導(dǎo)、對(duì)流產(chǎn)生的熱損耗，將放電管置于真空?qǐng)A柱形外玻殼內(nèi)，玻殼內(nèi)壁涂覆一層能透過可見光并能反射紅外線的膜，以減少放電管的熱輻射損耗，提上下壓鈉燈的發(fā)光效率。低壓鈉燈具有負(fù)放電伏安特性，燃點(diǎn)啟動(dòng)電壓又較高，使用時(shí)一般采用漏磁變壓器型鎮(zhèn)流器，啟動(dòng)電壓為400～500V；并在鎮(zhèn)流器輸入端并聯(lián)電容器,使功率因數(shù)大于0.9。當(dāng)電源電壓波動(dòng)為±10％時(shí),燈功率和光通量波動(dòng)不應(yīng)大于±5％。目前正在開發(fā)工作性能更為穩(wěn)定的電子型鎮(zhèn)流器。2.2高壓鈉燈的介紹2.2.1高壓型鈉燈的應(yīng)用高壓鈉燈使用時(shí)發(fā)出金白色光，具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)和不誘蟲等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機(jī)場(chǎng)、碼頭、船塢、車站、廣場(chǎng)、街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明與植物栽培。高顯色高壓鈉燈主要應(yīng)用于體育館、展覽廳、娛樂場(chǎng)、百貨商店和賓館等場(chǎng)所照明。圖2-2高壓鈉燈實(shí)物圖2.2.2高壓鈉燈的工作原理當(dāng)燈泡啟動(dòng)后，電弧管兩端電極之間產(chǎn)生電弧，由于電弧的高溫作用使管內(nèi)的鈉汞齊受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣，陰極發(fā)射的電在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)過程中，撞擊放電物質(zhì)有原子，使其獲得能量產(chǎn)生電離激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定態(tài)；或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，再回到基戊無(wú)限循環(huán)，多余的能量以光輻射的形式釋放，便產(chǎn)生了光。高壓鈉燈中放電物質(zhì)蒸氣壓很高，也即鈉原子密度高，電子與鈉原子之間碰撞次數(shù)頻繁，使共振輻射譜線加寬，出現(xiàn)其它可見光譜的輻射，因此高壓鈉燈的光色優(yōu)于低壓鈉燈。高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈泡。2.2.3高壓鈉燈的伏—安特性高壓鈉燈同其他氣體放電燈泡一樣，工作是弧光放電狀態(tài)，伏—安特性曲線為負(fù)斜率，即燈泡電流上升，而燈泡電壓卻下降。在恒定電源條件下，為了保證燈泡穩(wěn)定地工作，電路中必須串聯(lián)具有正阻特性的電路無(wú)件來(lái)平衡這種負(fù)阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱為鎮(zhèn)流器。電阻器、電容器、電子等均有限流作用。電阻性鎮(zhèn)流器體積小，價(jià)格廉價(jià)，與高壓鈉燈配套使用會(huì)發(fā)生啟動(dòng)困難，工作時(shí)電阻產(chǎn)生很高的熱量，需有較大的散熱空間、消耗功率很大，將會(huì)使電路總照明效率下降。它一般在直流電路中使用，百交流電路中使用燈光有明顯所閃爍現(xiàn)象。電容性鎮(zhèn)流器雖然不像電阻性鎮(zhèn)流器自身消耗功率很大，溫升低，在電源頻率較低時(shí)，電容器充電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈沖峰值電流，對(duì)電極造成極大損害，燈光閃爍，影響燈泡使用壽命；電子鎮(zhèn)流器在高頻電路中工作，電壓波動(dòng)能達(dá)到理想狀態(tài)，成為理想的鎮(zhèn)流器。高壓鈉燈的點(diǎn)燈電路是一個(gè)非線性電路，功率因數(shù)較低，因此在網(wǎng)路上考慮接補(bǔ)償電容，以提高網(wǎng)路的功率因數(shù)。2.3高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)和材料〔1〕電弧管電弧管是高壓鈉燈的關(guān)鍵部件。電弧管工作時(shí)，高溫高壓的鈉蒸氣腐蝕性極強(qiáng)，一般的抗鈉玻璃和石英玻璃均不能勝任；而采用半透明多晶氧化鋁和陶瓷管做電弧管管體較為理想。它不僅具有良好的耐高溫和抗菌素鈉蒸氣腐蝕性能，還有良好的可見光穿越能力?！?〕燈芯燈芯是采用金屬支架將電弧管、消氣劑環(huán)等固定在芯柱上，電弧管兩端電極分別與芯柱上兩根內(nèi)導(dǎo)絲相連接。芯柱由導(dǎo)絲、排氣管和喇叭經(jīng)高溫火焰熔融成一體。金屬導(dǎo)絲與玻璃封接局部的膨脹系數(shù)應(yīng)與匹配，可防止因二種封接材料的膨脹系數(shù)不一樣，造成封接處玻璃產(chǎn)生應(yīng)力而爆裂或燈泡慢性漏氣?！?〕玻殼玻殼是選用高溫的硬料玻璃制造。玻殼與燈芯的喇叭口經(jīng)高溫火焰熔融封口，然后抽真空或充入惰性氣體后，再裝上燈頭整個(gè)燈泡根本成型。由于電弧管在高溫狀態(tài)下工作，其外裸的金屬極易氧化、變脆，就必須將電弧管置于真空或惰性氣體的外殼內(nèi)。這樣還可減少電弧管熱量損失，提高冷端溫度，提高發(fā)光效率?！?〕燈頭燈頭的作用是方便燈泡與燈座、電路相連接。長(zhǎng)壽命燈泡要求燈頭與玻殼連接應(yīng)結(jié)實(shí)，不能有松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。所以，目前一般采用螺紋機(jī)械緊固技術(shù)，可防止焊泥自然老化而脫落。制造燈頭的材料一般采用黃銅帶，它可與燈座保持較小的接觸電阻，減輕金屬外表氧化層。如燈泡在特殊環(huán)境中使用，還可以在黃銅燈頭外表涂覆鉻層或鎳層?！?〕消氣劑玻殼內(nèi)經(jīng)抽真空后，其真空度僅為6.6X10-2Pa，仍可使金屬零件氧化，影響燈泡穩(wěn)定地工作；所以在玻殼內(nèi)放置適量消氣劑，可將燈泡內(nèi)真空度提高到1.4X10-4Pa高真空狀態(tài)。消氣劑放置位置非常重要，以黑色鏡面不阻礙光線輸出為宜；在使用過程中如發(fā)現(xiàn)黑色鏡面局部或全部變成灰白色，它指示該燈泡已漏氣，不能繼續(xù)使用，必須調(diào)換新燈泡?！?〕汞汞常態(tài)時(shí)呈液態(tài)狀，具有銀白色鏡面光澤。在電弧管中參加泵可提高燈管工作電壓，降低工作電流，減小鎮(zhèn)流器體積，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，增高電弧溫度，提高輻射功率。〔7〕鈉該元素呈銀白色金屬，也稱金屬鈉。它的理化性能有質(zhì)軟而輕，可溶于汞生齊。鈉光譜特點(diǎn)為共振輻射線寬，偏向紅色區(qū)，總輻射功率高；高壓鈉燈的光色和發(fā)光效率與鈉蒸氣壓有關(guān)。目前，工業(yè)化生產(chǎn)的高壓鈉燈均采用鈉汞齊添參加燈泡內(nèi)，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，同時(shí)使燈泡參數(shù)一致性有很大提高?！?〕氙氙氣是一種稀有氣體，它在燈泡中的作用是幫助啟動(dòng)和降低啟動(dòng)電壓。氙氣壓的上下還將影響燈泡的發(fā)光。2.4高壓鈉燈啟動(dòng)特性高壓鈉燈啟動(dòng)后，在初始階段是汞蒸氣和氙氣的低氣壓放電。這時(shí)候，燈泡工作電壓很低，電流很大；隨著放電過程的繼續(xù)進(jìn)展，電弧溫度漸漸上升，汞、鈉蒸氣壓由放電管最冷端溫度所決定，當(dāng)放電管冷端溫度達(dá)到穩(wěn)定，放電便趨向穩(wěn)定，燈泡的光通量、工作電壓、工作電流和功率也處于正常工作狀態(tài)。在正常工作條件下，整個(gè)啟動(dòng)過程約需10分鐘左右。結(jié)語(yǔ)：在本次鈉燈的分析當(dāng)中根據(jù)鈉燈的穩(wěn)定性，實(shí)用性和運(yùn)用方面我們選用高壓鈉燈作為本此設(shè)計(jì)的主要器件。第3章系統(tǒng)可行性分析與設(shè)計(jì)3.1電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器的比擬如果說電子鎮(zhèn)流器是風(fēng)華正茂的“恰同學(xué)少年〞，電感鎮(zhèn)流器那么早已走過自己的“豆蔻年華〞，步入到“三十而立〞的人生旅程。一邊是電子鎮(zhèn)流器技術(shù)不斷改良革新的蓬勃開展，一邊是電感鎮(zhèn)流器已然成熟卻面臨挑戰(zhàn)的江河日下。兩者的比擬我們到底選擇什么樣的鎮(zhèn)流器最好呢？3.1.1電子與電感鎮(zhèn)流器的原理電子鎮(zhèn)流器工作原理電子鎮(zhèn)流器是將工頻交流電源轉(zhuǎn)換成高頻交流電源的變換器。根本工作原理是：工頻電源經(jīng)過射頻干擾(RFI)濾波器，全波整流和有源功率因數(shù)校正器(APFC)后，變?yōu)橹绷麟娫?。通過DC/AC變換器，輸出20K-100KHZ的高頻交流電源，加到與燈連接的LC串聯(lián)諧振電路加熱燈絲，同時(shí)在電容器上產(chǎn)生諧振高壓，加在燈管兩端，但使燈管"放電"變成"導(dǎo)通"狀態(tài)，再進(jìn)入發(fā)光狀態(tài)，此時(shí)高頻電感起限制電流增大的作用，保證燈管獲得正常工作所需的燈電壓和燈電流。電子鎮(zhèn)流器的分類：A、按安裝模式可分為：獨(dú)立式、內(nèi)裝式整體式;B、按性能特點(diǎn)可分為：普通型、高功率因數(shù)型、高性能型、高性價(jià)比型、可調(diào)光型。電感鎮(zhèn)流器工作原理

當(dāng)向開關(guān)閉合電路中施加220V50HZ的交流電源時(shí)，電流流過鎮(zhèn)流器，燈管燈絲啟輝器給燈絲加熱(啟輝器開始時(shí)是斷開的，由于施壓了大于190V以上的交流電壓，使得啟輝器內(nèi)的跳泡內(nèi)的氣體弧光放電，使得雙金屬片加熱變形，兩個(gè)電極靠在一起，形成通路給燈絲加熱)，當(dāng)啟動(dòng)器的兩個(gè)電極靠在一起，由于沒有弧光放電，雙金屬片冷卻，兩極分開，由于電感鎮(zhèn)流器呈感性，當(dāng)電路突然中斷時(shí)，在燈兩端會(huì)產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間約1ms的600V-1500V的脈沖電壓，其確切的電壓值取決于燈的類型。

在放電的情況下，燈的兩端電壓立即下降，此時(shí)鎮(zhèn)流器一方面對(duì)燈電流進(jìn)展限制作用，另一方面使電源電壓和燈的工作電流之間產(chǎn)生55。-65。的相位差，從而維持燈的二次啟動(dòng)電壓，使燈能更穩(wěn)定的工作。3.1.2比擬環(huán)節(jié)(1)節(jié)能性比擬電子鎮(zhèn)流器a．用電子式鎮(zhèn)流器時(shí)，高壓鈉燈的工作頻率為30-50KHZ；b．自身消耗的功率：小；c：電網(wǎng)負(fù)荷和電網(wǎng)損耗：小。電感鎮(zhèn)流器a．用傳統(tǒng)電感式鎮(zhèn)流器時(shí)，高壓鈉燈的工作頻率為50HZ；b．自身消耗的功率：大；c：電網(wǎng)負(fù)荷和電網(wǎng)損耗：大。(2)對(duì)啟輝條件的要求電子鎮(zhèn)流器a．溫度：電子鎮(zhèn)流器由于在啟動(dòng)時(shí)激發(fā)的能量大，在-25℃b．電壓：電子鎮(zhèn)流器在電網(wǎng)電壓為100V時(shí)能正常啟輝。電感鎮(zhèn)流器a．溫度：電感式鎮(zhèn)流器由于在啟動(dòng)時(shí)激發(fā)的能量小，所以必須在10℃b．電壓：電感式鎮(zhèn)流器在電源電壓小于180V時(shí)不能啟輝。(3)對(duì)燈管壽命的影響電子鎮(zhèn)流器a．啟輝過程對(duì)燈管壽命的影響：電子鎮(zhèn)流器無(wú)論是在低溫或低電壓情況下，都是經(jīng)過燈絲預(yù)熱后一次啟輝；b．電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)燈管壽命的影響：電子鎮(zhèn)隙能做到在135V—250V的電網(wǎng)電壓X圍內(nèi)燈電流不變，使高壓鈉燈始終工作于最正確狀態(tài)，從而大幅度地提高燈管的使用壽命。電感鎮(zhèn)流器a．啟輝過程對(duì)燈管壽命的影響：電感式鎮(zhèn)流器往往要啟輝好幾次才能將高壓鈉燈點(diǎn)亮，而高壓鈉燈每啟輝一次就要縮短二小時(shí)壽命；b．電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)燈管壽命的影響：當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低時(shí)，燈電流也隨著降低。燈電流的降低將造成燈絲加熱不足，燈絲電子粉濺射，造成燈管兩端發(fā)黑和縮短燈管使用壽命。當(dāng)電源電壓偏高時(shí)，燈電流也隨著上升，燈電流過大將造成電弧管過早衰竭而縮短燈管壽命。(4)對(duì)環(huán)境的影響電子鎮(zhèn)流器a．噪聲：??；b．頻閃：幾乎無(wú)頻閃；c．溫升：電子鎮(zhèn)流器的外表最高溫度一般都在50度左右；d．電磁波干擾：電子鎮(zhèn)流器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾較小。電感鎮(zhèn)流器a．噪聲：大；b．頻閃：較慢；c．溫升：電感鎮(zhèn)流器自身?yè)p耗較大，造成了在工作時(shí)溫度很高；d．電磁波干擾：電感鎮(zhèn)流器工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾較大。四輪比擬過后，可以看出電子鎮(zhèn)流器在以下幾方面明顯優(yōu)于電感鎮(zhèn)流器：1)節(jié)能：電子鎮(zhèn)流器自身的功率損耗僅為電感鎮(zhèn)流器的40%左右，而且高壓鈉燈在30KHZ左右的高頻下，光效將提高20%，工作電流僅為電感的40%左右，并且能夠在低溫、低壓下啟動(dòng)和工作；2)無(wú)頻閃：燈管在30KHZ左右工作時(shí)，發(fā)光穩(wěn)定；3)無(wú)噪聲：有利于在安靜的環(huán)境中工作；4)燈管壽命延長(zhǎng)：無(wú)需啟輝器，不被反復(fù)沖擊，閃爍，不會(huì)使燈管過早發(fā)黑，一次啟動(dòng)，減少維修和更換啟輝器和燈管的工作量；5)功率因數(shù)高，減少了無(wú)功損耗，提高了供電設(shè)備容量的有效利用率，減少線路的損耗。3.2總體電路設(shè)計(jì)與分析3.2.1電路流程圖輸入交流電輸入交流電整流濾波后將高頻電逆變2kV瞬時(shí)啟動(dòng)高壓鈉燈利用單片機(jī)控制來(lái)減小電壓進(jìn)展節(jié)能總電路流程圖3.2.2高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器電路框圖根據(jù)電子鎮(zhèn)流器的根本要求，本文介紹的高頻電子鎮(zhèn)流器主要包括整流，濾波器、功率因數(shù)校正電路、功率因數(shù)校正控制與保護(hù)電路、點(diǎn)火電路、半橋逆變電路、半橋逆變控制電路等局部組成，濾波器起防止或減輕電磁干擾的作用；功率因數(shù)校正變換器用以提高輸入端功率因數(shù)與提供400VDC左右的電壓；半橋逆變電路那么提供了高頻交流電壓，因?yàn)楦邚?qiáng)度氣體放電燈需要工作于交流狀態(tài)，防止極化；點(diǎn)火電路那么在啟動(dòng)瞬間提供高壓用于擊穿氣體；半橋逆變制與保護(hù)電路那么為MOSFET提供脈沖與保護(hù)，使高壓鈉燈能正常工作。EMI濾波器EMI濾波器與整流電路功率因數(shù)校正電路半橋逆變電路高壓點(diǎn)火電路單片機(jī)的控制與保護(hù)電路電路高壓鈉燈3-2高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器電路框圖第4章電子鎮(zhèn)流器整流與功率因數(shù)校正控制4.1電子鎮(zhèn)流器整流電路〔1〕整流電路工作原理設(shè)變壓器，u2為其有效值。當(dāng)u2為正半周期時(shí)，D1和D3管導(dǎo)通，D2和D4管截止，電流由A點(diǎn)流出，方向如下圖。Uo=u2，D2和D4管承受的反向電壓為-u2。當(dāng)U2為負(fù)半周期時(shí)，D2和D4管導(dǎo)通，D1和D3管截止，電流由B點(diǎn)流出，方向如下圖。Uo=-U2，D1和D3管承受的反向電壓為U2。由于D1,D3和D2，D4兩對(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載電阻Rl上在U2的整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過，而且方向不變，輸出電壓Uo=||。如下圖為其電壓和電流的波形，實(shí)現(xiàn)了全部整流。圖4-1單相橋式整流電路原理圖(1)值Uo(2)負(fù)載電流平均值的計(jì)算由于我們?nèi)?20V的交流電壓電網(wǎng)用二極管整流出來(lái)后二極管承受最大的電壓為=266V輸出平均電壓為198V。我們選用1N4007型號(hào)整流二極管，其耐壓值≥1000V。4.2電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)校正控制為了減少鎮(zhèn)流器輸入電流的諧波失真，必須采取一些特殊措施，通常稱之為功率因數(shù)校正(PFCPowerFactorCorrection)技術(shù)來(lái)提高它的功率因數(shù)。大致說來(lái)，功率因數(shù)校正有兩種方案：無(wú)源功率因數(shù)校正(PassivePFC)和有源功率因數(shù)校(ActivePFC)，我們的電路設(shè)計(jì)應(yīng)用的是有源功率因數(shù)校正，其校正可達(dá)到0.981。4.2.1有源功率因數(shù)校正的根本原理有源功率因數(shù)校正的根本原理可用下列圖所示的簡(jiǎn)單電路來(lái)說明，由APFC控制MOS管VT1的開通與關(guān)斷，使輸入電流變成一連串的的三角波，并且它的幅度按輸入電壓的正弦規(guī)律變化，因此可以大大提高電路的功率因數(shù)。此電路由功率MOS開關(guān)管VT1、升壓電感L、升壓二極管VD、輸出電容C。與APFC控制與APFC控制器IC所組成。電路的具體工作情況如下：圖4-2有源功率因數(shù)補(bǔ)償電路原理圖〔1〕開關(guān)管VT1導(dǎo)通在APFC控制器輸出高電平(正方波)信號(hào)的控制下使VT1導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)管VT1導(dǎo)通，此時(shí)二極管因受輸出直流電壓Vo的反偏而截止，整流后在電容C1上得到的是一個(gè)單向的正弦電壓(電容C的容量不能太大)，將在電感L中產(chǎn)生電流。當(dāng)電感電流的峰值增加到與該時(shí)刻輸入電壓大小相對(duì)應(yīng)的某一數(shù)值I時(shí)，APFC控制器便輸出低電平的開關(guān)信號(hào)，使開關(guān)管VT1截止，電流IL停止上升。〔2〕開關(guān)管VT1截止時(shí)由于電感電流IL不能突變，只能有原來(lái)的數(shù)值線性下降。電感的磁能釋放出來(lái)，與輸入電壓相疊加，對(duì)電解電容器Co充電，電容上面的電壓顯然筆輸入電壓高。因此這種電路稱為升壓式APFC電路。在開關(guān)管截止時(shí)，電感電流下降，下降到零時(shí)，他有輸出控制信號(hào)，是開關(guān)管在一次導(dǎo)通，開始下一個(gè)開關(guān)周期。4.2.2功率因數(shù)校正方法概述功率因數(shù)校正可簡(jiǎn)單地定義為有功功率與視在功率之比。即PF=其中有功功率是一個(gè)周期內(nèi)電流和電壓瞬時(shí)值乘積的平均值，而視在功率是電流的rms值與電壓的rms值的乘積。如果電流和電壓是正弦波而且同相，那么功率因數(shù)是1.0。如果兩者是正弦波但是不同相，那么功率因數(shù)是相位角的余弦。在電工根底課程中，功率因數(shù)往往就是如此定義，但是它僅適用于特定情況，即電流和電壓都是純正弦波。這種情況發(fā)生在負(fù)載由電阻、電容和電感元件組成，而且均為線性〔不隨電流和電壓變化〕的條件下。因?yàn)檩斎腚娐返脑?，開關(guān)模式電源對(duì)于電網(wǎng)電源表現(xiàn)為非線性阻抗。輸入電路通常由半波或全波整流器與其后面的儲(chǔ)能電容器組成，該電容器能夠?qū)㈦妷壕S持在接近于輸入正弦波峰值電壓值處，直至下一個(gè)峰值到來(lái)時(shí)對(duì)電容再進(jìn)展充電。在這種情況下，只在輸入波形的各峰值處從輸入端吸收電流，而且電流脈沖必須包含足夠的能量，以便在下一個(gè)峰值到來(lái)之前能維持負(fù)載電壓。這一過程通過在短時(shí)間內(nèi)將大量電荷注入電容，然后由電容器緩慢地向負(fù)載放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，之后再重復(fù)這一周期。電流脈沖為周期的10%到20%是十分常見的，這意味著脈沖電流應(yīng)為平均電流的5到10倍。4.3功率因數(shù)校正控制與保護(hù)電路的分析該圖主要由ICL6562、電感T1、功率管Q1、色環(huán)電阻R9、整流二極管D1、大電容C7等周邊電路組成，構(gòu)成BoostPFC電路。L6562的1腳為誤差放大器反相輸入端，用來(lái)檢測(cè)大電容C7上的電壓(400V)，通過和IC內(nèi)部2.5V基準(zhǔn)比擬后，產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)，送乘法器(L6562內(nèi)部集成)輸入端。乘法器的另一個(gè)輸入(L6562的3腳)是經(jīng)整流的交流線路電壓的采樣，即乘法器的輸出信號(hào)是一個(gè)經(jīng)全波整流的正弦波。乘法器的輸出是一個(gè)參考電壓，作為電流感測(cè)比擬器(L6562內(nèi)部集成)同相輸入端的輸入信號(hào)，R9上的電流采樣作為電流感測(cè)比擬器的反相輸入端。電流感測(cè)比擬器的輸出參與控制Q1的開關(guān)。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，D1截止，此時(shí)電感電流線性增加。一旦電流感測(cè)比擬器反相輸入端上的電流感測(cè)信號(hào)達(dá)到同相端上的參考電平，比擬器那么改變狀態(tài)，使Q1關(guān)斷，而D1導(dǎo)通，這時(shí)電感器中的儲(chǔ)能釋放，電感電流線性減小，直到減小到零。感測(cè)器T1的輔助繞組用作高靈敏度的傳感器，當(dāng)電感電流達(dá)到零，Q1立刻導(dǎo)通，新的開關(guān)周期開始，電感電流再次從零開始線性增加。各開關(guān)周期中的峰值電感電流的包絡(luò)波實(shí)際上是參考電壓電平，它正比于交流輸入電壓。由于平均輸入電流正比于輸入電壓，呈正弦波且與輸入電壓趨于同相位。從而實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正。圖4-3L6562接線圖L6562采用8引腳DIP和SO封裝，L6562的內(nèi)部乘法器帶有THD最低化專門電路，能有效控制AC輸入電流的交越失真和誤差放大器輸出紋波失真，從而提供高功率因數(shù)和非常低的THDL6562的其它特點(diǎn)如下：具有10.3～22V的寬電源電壓X圍；具有低于70t~A的啟動(dòng)電流和低于4mA的工作電流，并且含有截止功能，因而特別適用于遙控開／關(guān)控制，并且能滿足“藍(lán)天使〞、“能源之星〞和“Energy2000〞等標(biāo)準(zhǔn)；借助于電壓誤差放大器和-4-1％的內(nèi)部精細(xì)電壓參考，可控制PFC的DC輸出電壓。有過電壓保護(hù)功能，能安全處理啟動(dòng)和負(fù)載斷開時(shí)產(chǎn)生的過電壓；在電流感測(cè)腳內(nèi)嵌RC低通濾波電路，可減少外部元件數(shù)量和PCB面積；帶有源電流／灌電流為一600／800mA的推挽式輸出級(jí)，并帶有欠壓鎖定(UVID)下拉和15V的電壓鉗位，可驅(qū)動(dòng)功率MOSFET或IGBT，從而可使變換器輸出功率高達(dá)300W圖4-4L圖4-5L6562芯片引腳圖符號(hào)引腳參數(shù)數(shù)值單位Vcc8IC電源電壓〔Icc=20mA〕自動(dòng)限制VIGD7輸出峰值電流±0.8A1~4模擬輸入和輸出-0.3to8VIZCD5零電流檢測(cè)器最大電流-50〔source〕10〔sink〕MaPtot功耗Tamb=50℃(SO-8)10.65WTj交界處的工作溫度X圍-40to150°CTstg存儲(chǔ)溫度-55to150°C表2第5章電子鎮(zhèn)流器逆變介紹5.1電子鎮(zhèn)流器高頻逆變高頻逆變是高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器的重要組成局部，通常采用半橋逆變電路和全橋逆變電路。半橋逆變電路的輸出電壓是全橋的一半，在同樣輸出功率的條件下，半橋的功率管電流比全橋大一倍，但少用兩個(gè)功率管，考慮到高壓鈉燈正常工作電壓，半橋電路能完全滿足其需求，且前者本錢比后者高，應(yīng)選擇半橋高頻逆變電路。L6574可以直接驅(qū)動(dòng)半橋電路的兩個(gè)MOS管，從而大大簡(jiǎn)化了外圍電路。利用使能引腳8、9可以方便地實(shí)現(xiàn)電子鎮(zhèn)流器的保護(hù)和再啟動(dòng)功能。通過內(nèi)部運(yùn)放5、6、7等引腳，L6574可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，其方框圖所示，7腳接基準(zhǔn)電壓，6腳檢測(cè)燈電流，當(dāng)6腳電壓高于一定值時(shí)，5腳輸出為低電平，二極管D1導(dǎo)通，流出4腳Rign的電流加大，圖中電容C的充電速度加快，即半橋驅(qū)動(dòng)電路的頻率上升；反之，當(dāng)6腳電壓低于時(shí)，7腳輸出高電平，D1截止，流出4腳Rign的電流減小，圖4.2中C7(3腳)充電速度減慢，頻率下降，從而方便地對(duì)逆變頻率進(jìn)展調(diào)制，可有效防止聲諧振的發(fā)生。通過調(diào)節(jié)，的大小還可以方便地實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)流器調(diào)光。圖5-1L6574閉環(huán)控制方框圖5.2高壓點(diǎn)火電路分析剛開機(jī)時(shí)，L6574以最大頻率工作，也就是給燈管預(yù)熱，此時(shí)燈管還未點(diǎn)亮。在L6574的頻率減小過程中，當(dāng)其頻率等于輸出電感和C19的串聯(lián)諧振的諧振頻率時(shí)，才會(huì)在電容C19、兩端觸發(fā)高壓，從而把燈管點(diǎn)亮。我們算出預(yù)熱到燈電路的點(diǎn)火這段時(shí)間，為，我們?nèi)☆A(yù)熱時(shí)間為9分鐘，算出預(yù)熱到燈電路的點(diǎn)火這段時(shí)間為1分鐘。設(shè)預(yù)熱頻率為35KHZ，點(diǎn)火頻率30HZ5.3恒功率控制分析恒功率局部是由半橋變換的電流采樣，即通過主板上的R25的電壓，與L6574的7腳接的R10的電壓進(jìn)展比擬獲得。如果半橋變換的電流采樣大L6574的7腳電壓，就會(huì)在L6574的5腳輸出低電平，也就相當(dāng)于給R19并聯(lián)一個(gè)68K的電阻，即R19的實(shí)際阻值減小，L6574的開關(guān)頻率就上升，但輸出電感不變，所以輸出功率減小。那么半橋變換的電流采樣也就又變小，這時(shí)L6574的5腳輸出是高電平，R19又恢復(fù)到了62k，開關(guān)頻率又變回原來(lái)正常工作的頻率，實(shí)現(xiàn)恒功率輸出。圖5-2L6574接線圖L6574采用SO16N和PID16封裝其內(nèi)部包括壓控振蕩器(VCO)、運(yùn)算放大器、帶有保護(hù)功能的比擬器、控制邏輯電路、高端與低端驅(qū)動(dòng)器、電源與自舉驅(qū)動(dòng)電路等。L6574的高端和低端驅(qū)動(dòng)器輸出對(duì)外接MOSFET或IGBT提供適宜的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。高端浮置電源電壓達(dá)600V以上,灌入/輸出電流為450/250mA,在1nF容性負(fù)載下,開關(guān)上升/下降時(shí)間為80/40ns,在工作溫度X圍內(nèi),dV/dt=±50V/ns,具有優(yōu)良的抗噪擾特性。L6574利用獲得專利的集成自舉二極管,與外部自舉電容提供自舉電壓驅(qū)動(dòng)高端DMOS,并利用高壓DMOS,獲得與低端外接功率MOSFET同步。接于CPRE腳的電容用固定的電流充電,為燈管設(shè)定預(yù)熱時(shí)間(tPRE=kPRE·CPRE)。在tPRE期間,輸出開關(guān)頻率為fPRE。當(dāng)tPRE完畢后,CPRE電容先放電后用不同的電流充電,以設(shè)定第二個(gè)時(shí)間間隔tSH,通tSH=0.1tPRE。在tSH期間,頻率從fPRE下降至fING,完成燈點(diǎn)火功能。在日光燈正常點(diǎn)燃時(shí),調(diào)節(jié)L6574的振蕩頻率可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。為此,運(yùn)算放大器輸出可以加在RING腳。VCO輸入可調(diào)節(jié)燈光輸出。兩個(gè)門限電壓為0.6V的CMOS比擬器完成過電壓和燈脫落等保護(hù)功能。其輸入端的窄脈沖(Ε200ns)能被識(shí)別。L6574的導(dǎo)通門限電壓為10V,關(guān)斷門限電壓是8V,VS被鉗位于15.6V。當(dāng)EN1輸入高電平時(shí),L6574進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)EN2輸入高電平時(shí),重新開始預(yù)熱程序。圖5-3L6574引腳圖序號(hào)符號(hào)功能1CPRE預(yù)熱定時(shí)電容，設(shè)定預(yù)熱和頻率偏移時(shí)間。在預(yù)熱Tpre期間，Cpre充電至3.5V；在頻率偏移〔Tsh=0.1Tpre〕，充電電流取決于Rpre值。在穩(wěn)態(tài)下，該腳電壓是5V2RPRE該腳與地之間接一電阻，設(shè)定最高振蕩頻率Fpre，確定Fpre與最低振蕩頻率Fing之間的差值。該腳電壓固定在2V3CF與Ppre和Ping一起，設(shè)定Fpre和Fing。常態(tài)下，該腳電壓呈三角波4RING該腳與地之間接電阻，設(shè)定最低振蕩頻率Fing值。該腳電壓固定于2V5OPOUT運(yùn)算放大器輸出，履行閉環(huán)反應(yīng)6OPIN-運(yùn)行放大器反相輸入7OPIN+運(yùn)行放大器同相輸入8EN1使器件進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，為日光燈萬(wàn)一出現(xiàn)脫落這樣的故障專門設(shè)計(jì)9EN2在第一次點(diǎn)火之后，如燈管不能擊穿，使燈在啟動(dòng)10GND地11LVG低端驅(qū)動(dòng)器輸出，通過一限流電阻與MOSFET或IGBT柵極相接12Vs電源電壓，該腳必須接濾波電容器，在內(nèi)部被鉗位于15.6V13N.C空腳14OUT高端驅(qū)動(dòng)器浮置基準(zhǔn)，必須與高端MOSFET或IGBT源極相接15HVG高端驅(qū)動(dòng)輸出，通過限流電阻與高端MOSFET或IGBT柵極相接16VBOOT自舉電源電壓。該腳與Vs腳之間連接自舉電容。采用專利技術(shù)省略外接自舉二極管。通過高壓DMOS與低端功率MOSFET同步驅(qū)動(dòng)表3第6章MOSFET的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)MOSFET的開關(guān)過程其輸出脈沖電流峰值10～50AX圍，頻率20～100KHZX圍連續(xù)可調(diào)。其中，DC/AC變換采用全招拓?fù)?，通過改變其工作頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出脈沖電流頻率的調(diào)節(jié)。由于最高輸出脈沖電流頻率為100KHZ，因此選用的MOSEFET作為主功率開關(guān)器件，并采用移動(dòng)相PWM控制方式實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，以減小高頻開關(guān)損耗。MOSFET屬于電壓控制型號(hào)器件，其輸入阻抗高，所需靜態(tài)驅(qū)動(dòng)率很小，,并且還有開關(guān)速度快、工作頻率高的特點(diǎn).另外,電力MOSFET的熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR,但是電力MOSFET的電流容量小,耐壓低,一般只適用于功率不超過10Kw的電力電子裝置中。6.1OSFET管的開通與關(guān)斷在開通與關(guān)斷過程中的漏源電壓Uds，漏源電流Io，刪源電壓Ucs和柵極充電電荷Qs的變化曲線。MOSFET的開通與關(guān)斷可分為四個(gè)局部：開通延遲階段〔關(guān)斷延遲階段〕逐漸開通階段〔逐漸關(guān)斷階段〕密勒平臺(tái)產(chǎn)生階段完全導(dǎo)通階段〔完全關(guān)斷階段〕圖6-1MOSFET的開通與關(guān)斷過程MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)滿足如下要求：(1)具有足夠快的開關(guān)速度，最大工作頻率可達(dá)100kHz。為此，驅(qū)動(dòng)脈沖應(yīng)具有足夠陡的上升和下降速度，即驅(qū)動(dòng)脈沖本身延遲要小。開通時(shí)，能夠提供足夠大的瞬時(shí)峰值電流，使得開通延遲和密勒平臺(tái)時(shí)間足夠短；關(guān)斷時(shí)，能為柵極電荷提供低阻放電回路，從而提高M(jìn)OSFET的關(guān)斷速度。(2)由于柵極驅(qū)動(dòng)電壓是相對(duì)于MOSFET管的源極而言的，而在橋式電路中，同一橋臂的上管和下管的源極電位是不同的，即不同MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)基準(zhǔn)點(diǎn)是不同的。同時(shí)，為了防止功率變換電路對(duì)控制電路產(chǎn)生干擾，驅(qū)動(dòng)電路必須實(shí)現(xiàn)功率變換電路與控制電路的電氣隔離。(3)為防止MOSFET誤導(dǎo)通，在MOSFET關(guān)斷時(shí)，應(yīng)提供一定的負(fù)偏電壓，以提高其抗干擾能力。(4)為保證MOSFET的可靠開通，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)電壓高于MOSFET的開起電壓，通常取10～15V。我們?cè)隍?qū)動(dòng)電路中采用的是IRF840MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路6.2RF840MOSFET管介紹IRF840MOSFET電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管在導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子(多數(shù)載流子)參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的，因此它的一個(gè)顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率小。其第二個(gè)顯著特點(diǎn)是開關(guān)速度快，工作頻率高，電力MOSFET的工作頻率在下降時(shí)間主要由輸入回路時(shí)間常數(shù)決定。MOSFET的開關(guān)速度和其輸入電容的充放電有很大關(guān)系。使用者雖然無(wú)法降低Cin的值，但可以降低柵極驅(qū)動(dòng)回路信號(hào)源內(nèi)阻Rs的值，從而減小柵極回路的充放電時(shí)間常數(shù)，加快開關(guān)速度。IRF840為單極型器件，沒有少數(shù)載流子的存儲(chǔ)效應(yīng)，輸入阻抗高，因而開關(guān)速度可以提高，驅(qū)動(dòng)功率小，電路簡(jiǎn)單。但是，功率MOSFET的極間電容較大，因而工作速度和驅(qū)動(dòng)源內(nèi)阻抗有關(guān)。我們采用500V，8A的MOSFET管子圖6-2IRF840實(shí)物與引腳圖第7章諧振局部的設(shè)計(jì)串聯(lián)諧振由隔離變壓器、調(diào)頻調(diào)壓電源、激勵(lì)變壓器、電抗器和電容分壓器組成。其電容與電抗器構(gòu)成串聯(lián)諧振連接方式；調(diào)頻功率輸出經(jīng)激勵(lì)變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路，提供串聯(lián)諧振的激勵(lì)功率。7.1串聯(lián)諧振的定義串聯(lián)諧振在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調(diào)節(jié)電路元件〔L或C〕的參數(shù)或電源頻率，可以使它們位相一樣，整個(gè)電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達(dá)到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下，電路的總阻抗達(dá)到極值或近似達(dá)到極值。在電阻、電感與電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，即XC＝XL，電路中的電壓U與電流I的相位一樣，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達(dá)到最大值。7.2LC諧振回路的性能與特點(diǎn)圖為一LC串聯(lián)諧振電路，其中R表示線圈L的損耗電阻。該電路的交流阻抗為Z=R+j〔〕，當(dāng)回路發(fā)生諧振時(shí)，=0，故回路的諧振頻率為：

f0=

該電路諧振時(shí)的特點(diǎn)是，回路的阻抗最小且Z0＝R；信號(hào)電壓一定時(shí)，回路的電流最大且I0＝；電感或電容兩端的電壓最大，且是信號(hào)電壓的Q倍。Q的定義為：Q＝。Q叫回路的品質(zhì)因數(shù)。圖7-1LC串聯(lián)諧振電路圖圖7-2鎮(zhèn)流器LC串聯(lián)諧振電路圖工作過程啟動(dòng)前高壓鈉燈自身相當(dāng)于開路狀態(tài)，上電后上電后使電源的串聯(lián)電感與所串聯(lián)的總電容在電源的工作頻率下發(fā)生諧振，這是一種電壓諧振，會(huì)在串聯(lián)電容兩端產(chǎn)生很高的電壓(將諧振電壓設(shè)計(jì)得高于燈的啟動(dòng)電壓)。串聯(lián)電容cp。當(dāng)諧振高壓的主要分量出現(xiàn)在CP兩端，同時(shí)也出現(xiàn)在與CP并聯(lián)的高壓鈉燈兩端，只要此電壓高于高壓鈉燈的最小啟動(dòng)值就可以點(diǎn)亮高壓鈉燈。點(diǎn)亮后燈端的并聯(lián)電容CP被燈電弧短路，由于燈電弧的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燈開路時(shí)的阻抗，使串聯(lián)諧振條件被打破，電路由諧振狀態(tài)開始向新的交流穩(wěn)定狀態(tài)過渡，依靠串聯(lián)電感L.的限流作用使高壓鈉燈工作點(diǎn)得以穩(wěn)定。首先我們?nèi)」ぷ麟妷簽?80V第8章單片機(jī)控制電路與程序編寫8.1單片機(jī)的介紹單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大局部功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大局部部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大局部還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。8.289V51RD2簡(jiǎn)介它的主要特點(diǎn)是包含有64KB的非易失性Flash程序存儲(chǔ)器和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器。前者支持并行和串行在系統(tǒng)編程(ISP)，屬低EMI方式(ALE禁能)；具有4個(gè)8位I／O端口，3個(gè)高電流P1端口(每個(gè)I／O端口的電流為16mA)，可兼容TTL和CMOS邏輯電平。該微控制器性價(jià)比高，可簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)電路，降低系統(tǒng)本錢，通過串行接口通訊方式既可完成系統(tǒng)升級(jí)，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。8.3X1227S8I簡(jiǎn)介X1227S8I是一款帶有時(shí)鐘、日歷、CPU監(jiān)控電路和兩路查詢報(bào)警的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，它采用低本錢的32.768kHz晶體作為輸入，可精細(xì)到秒、分鐘、小時(shí)、日期、星期、月、來(lái)顯示時(shí)間，并能自動(dòng)調(diào)整閏年至2096年。X1227S8I還提供一個(gè)備用電源的輸入引腳(VBACK)，該引腳可使器件采用不可充電的電池作為備用電源。X1227S8I具有一個(gè)4K位的EEPROM陣列，可保存系統(tǒng)配置參數(shù)，并具有安全、##性。該存儲(chǔ)器在主電源和備用電源全都失效時(shí)不受影響。另外，X1227S8I還具有2.7～5.5V單電源；其工作溫度X圍為-40℃～+85圖8-1單片機(jī)定時(shí)控制電路8.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)由于氣體放電燈消耗的功率取決于輸入電壓，根據(jù)高壓鈉燈的工作特性隨電源電壓的變化規(guī)律，當(dāng)工作電壓上升至額定電壓的106％時(shí)，鈉燈的功耗將上升至額定功率的115％；當(dāng)工作電壓上升至額定電壓的110％時(shí)，鈉燈的功耗將上升至額定功率的130％。我們額定功率為250W的鈉燈，當(dāng)電源電壓上升至額定電壓的108％時(shí)，燈泡的功耗將上至310W，這將造成用電量的大幅度上升。由于設(shè)計(jì)道路亮度時(shí)已考慮了正常的亮度需要，所以不應(yīng)以降低亮度來(lái)節(jié)約電能消耗，但考慮到后半夜車輛人流大為減少，此時(shí)供電電壓因用電負(fù)荷減少而升高，此時(shí)采用降低供電電壓，而適當(dāng)降低光源的光通量也是可行的。假設(shè)后半夜的供電電壓升高10％，此時(shí)再降低供電電壓為額定電壓的90％來(lái)運(yùn)行，那么光通量減少為額定值的70％，而消耗功率可減少55％。我們?nèi)6574芯片上四腳接下的68K電阻為采樣端，將單片機(jī)定為頂峰用電時(shí)期和后半夜時(shí)期〔用電大幅度降低的時(shí)候〕通過單片機(jī)控制9013三極管輸出信號(hào)脈沖調(diào)節(jié)68K電阻電阻值的大小然后發(fā)送到L6574芯片上來(lái)調(diào)節(jié)電壓的大小。9013是一個(gè)放大三極管，它屬于NPN的管子，集電極-發(fā)射極電壓最小值25V集電極-基電壓最小值45V射極-基極電壓最小值5V集電極電流0.5A耗散功率0.625W結(jié)溫150特怔頻率最小150MHZ它的作用是將L6574芯片發(fā)出的電壓通過9013的發(fā)射極傳送電壓值到單片機(jī)上由單片機(jī)控制電壓值。圖8-29013三極管引腳圖路燈照明節(jié)能的根本原那么應(yīng)以保證不降低場(chǎng)所的視覺要求為原那么，在保證亮度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量的前提下，依據(jù)路燈電壓與功率的非線性關(guān)系，力求減少照明系統(tǒng)中的能量損失，最有效地利用電能。系統(tǒng)采用降壓調(diào)功節(jié)電，即利用時(shí)控自動(dòng)投切與跟壓調(diào)功等技術(shù)，自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)照明功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具自動(dòng)、準(zhǔn)確地開關(guān)與電壓和照度輸出的智能化模糊調(diào)節(jié)。智能化地調(diào)整路燈的實(shí)際供電電源，使輸出電壓相對(duì)穩(wěn)定，保證燈具的輸入功率與實(shí)際照度要求達(dá)到最正確匹配，從而實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)電，使其節(jié)電率達(dá)15％～38％，且延長(zhǎng)了燈具的使用壽命。例如；每晚23點(diǎn)后進(jìn)入節(jié)能模式一直到第二天早上6：30路燈熄滅前，通過單片機(jī)控制L6574實(shí)現(xiàn)鈉燈降壓10%，而功率那么降低了30%，且發(fā)光量并無(wú)多大變化，如株洲市全部采用該型智能鈉燈，每只燈每天節(jié)能電量為：〔250w×0.3〕×7.5h=0.5625〔kw〕設(shè)全市該型路燈共5萬(wàn)個(gè)，那么全年使用該型鈉燈至少可節(jié)電:0.5625×50000×365=2044000KW如推廣到全國(guó)其節(jié)能效應(yīng)那么更顯著，如此可見研究節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器的意義十分重要。8.5單片機(jī)的程序編寫我們首先采用X1227S8I型號(hào)芯片進(jìn)展定時(shí)。將頂峰用電時(shí)間設(shè)定為夜燈時(shí)間〔定為19