一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率hid電子鎮(zhèn)流器的制造方法
【專利摘要】一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，包括輸入交流電源1，PFC升壓拓撲電路3，高壓直流母線5，高頻變換輸出電路6，HID燈泡7，直流控制電源8，其特征在于，還包括：一個多重濾波整流電路2，用于將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，同時隔離處理本實用新型設(shè)備與輸入交流電源之間的電磁噪聲，并將其直流電源輸給PFC升壓拓撲電路3和直流控制電源8；一個擺頻控制電路9，利用內(nèi)置的三角波發(fā)生器和PFC控制器，實現(xiàn)擺頻控制，將得到的直流電源包絡(luò)升壓輸出，破除定頻PFC電路的強諧波噪聲，獲得均勻分布的弱噪聲；一個高頻吸收回路4，用于降低高壓直流母線5上的高頻諧波和直流紋波，提高輸出的高壓直流電源質(zhì)量。
【專利說明】—種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]大功率HID電子鎮(zhèn)流器，又稱驅(qū)動電源，是高壓氣體放電燈(HID)啟動和正常工作的重要配件。本實用新型涉及一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，屬于照明電器領(lǐng)域，可配套于高壓鈉燈、金鹵燈、高壓汞燈、鏑燈等不同管電壓的HID燈泡，用于城市路燈照明，高速公路照明，車站、碼頭、廣場、體育場館照明，以及工業(yè)照明、農(nóng)業(yè)照明、商業(yè)照明等。

【背景技術(shù)】
[0002]HID是當前本照明領(lǐng)域內(nèi)大功率照明的主光源，由于其高光效、高顯色性、低色溫等優(yōu)點，在LED光源飛速發(fā)展的今天，仍以穿透性和舒適性好以及安全照明、節(jié)能照明等不可取代的特殊優(yōu)點，成為本照明領(lǐng)域大規(guī)模照明的主體。但HID特點是需要高壓啟動和恒功率控制，必須有好的鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器才能正常工作。大功率HID電子鎮(zhèn)流器具有高功率因數(shù)、高流明系數(shù)、恒功率輸出，具備多項安全保護功能以及便于控制，體積小等一系列優(yōu)點，將逐步取代目前市場上傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器，成為本照明領(lǐng)域的主流。
[0003]電子鎮(zhèn)流器多為開關(guān)電源結(jié)構(gòu)，電路中的諧波、噪聲及輻射是不可避免的，因此，電子鎮(zhèn)流器會對周圍環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)造成電磁噪聲污染，尤其是大功率電子鎮(zhèn)流器，處于高頻下工作，隨著功率增大，頻率提高，這種電磁噪聲污染會劇烈增強；同時，若大批量電子鎮(zhèn)流器聚在一起同時工作，這種電磁噪聲污染則更為嚴重，對于解決HID電子鎮(zhèn)流器電磁噪聲污染問題，一直是業(yè)界十分關(guān)注，也十分頭疼的問題。另一方面，HID電子鎮(zhèn)流器也會處在一個電磁噪聲污染的環(huán)境中工作，抑制其污染對自身的影響而維持正常工作，也是HID電子鎮(zhèn)流器面臨的問題。
[0004]為規(guī)范電磁環(huán)境，所有發(fā)達國家和一些發(fā)展中國家都制定了電氣電子產(chǎn)品的電磁兼容性標準，我國也出臺了一系列電氣設(shè)備的電磁兼容標準，對電磁兼容性試驗及其限值進行了規(guī)定。
[0005]所述電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility,簡稱EMC),其定義為“設(shè)備和系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能正常工作且不對環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”，即首先該設(shè)備應(yīng)能在一定的電磁環(huán)境下正常工作，具備一定的電磁抗擾度(EMS),同時該設(shè)備自身產(chǎn)生的電磁騷擾不能對其它電子產(chǎn)品產(chǎn)生過大的影響，即電磁騷擾(EMI)，歐共體2004年發(fā)布EMC指令，規(guī)定所有電氣電子產(chǎn)品必須通過EMC認證；美國聯(lián)邦法典CFR47/FCC Rules對EMC也提出嚴格要求，同時規(guī)定凡進入美國的電子類產(chǎn)品都需要進行電磁兼容性認證，即FCC (Federal Communicat1ns Commiss1n,美國聯(lián)邦通信委員會)認證，并在FCC partl8中對電子鎮(zhèn)流器EMC認證提出明確規(guī)定。
[0006]大功率HID電子鎮(zhèn)流器銷入美國市場，產(chǎn)品必須通過FCC認證。為了營造更好的電磁環(huán)境，自2013年以來，F(xiàn)CC提高了其產(chǎn)品的電磁兼容性標準，規(guī)定產(chǎn)品必須通過FCC18305:2014和FCC18 307:2014新標準檢測認證，標準提高以后，除本公司外，目前國內(nèi)廠商尚無一家通過。
[0007]本企業(yè)生產(chǎn)的HID電子鎮(zhèn)流器，是主銷美國市場的產(chǎn)品，面對嚴峻的市場形勢，為求企業(yè)生存和發(fā)展，必須盡快改變現(xiàn)有技術(shù)，突破EMC技術(shù)難點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的是為提高大功率HID電子鎮(zhèn)流器的EMC性能，并通過美國2014標準的FCC認證。為達到上述目的，本實用新型的構(gòu)想是:采用多種技術(shù)手段，優(yōu)化電路設(shè)計，通過合理配置EMI濾波參數(shù)，最大限度地去除電路中存在的共模、差模噪聲；通過調(diào)整與電路工作頻率相適應(yīng)的的濾波參數(shù)，最大限度地降低電路的噪聲；用擺頻方式通過周期性變換電路工作頻率，將電路中的定頻強噪聲均勻地分布成一定頻率范圍的弱噪聲，從而實現(xiàn)本實用新型的目的。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型包括輸入交流電源1，用于提供電路電源；PFC升壓拓撲電路3，用于將干凈的直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟娫矗桓邏褐绷髂妇€5，用于將優(yōu)質(zhì)的高壓直流電源輸給高頻變換輸出電路6，高頻變換輸出電路6將得到的高壓直流電源轉(zhuǎn)化為高頻交流電源，供HID燈泡7工作；直流控制電源8，將從多重濾波整流電路2得至IJ的直流電源經(jīng)過調(diào)制，輸出低壓直流電源供PFC擺頻控制電路9使用；其特征在于它還包括:一個與輸入交流電源相連接的多重濾波整流電路2，用于將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，同時處理并多重隔離本實用新型設(shè)備與輸入交流電源I之間的電磁干擾與電磁噪聲，產(chǎn)生干凈的直流電源并輸出給PFC升壓拓撲電路3和直流控制電源8使用；一個與直流控制電源8和PFC升壓拓撲電路3相連接的PFC擺頻控制電路9，它通過PFC升壓拓撲電路3將多重濾波整流電路2輸出的干凈的直流電源包絡(luò)升壓輸出高壓直流電源，并通過高頻吸收回路4傳給直流母線5，同時利用其控制電路不斷改變電路的開關(guān)頻率，實現(xiàn)擺頻控制，破除定頻PFC控制電路的強諧波噪聲，改變成一定范圍均勻分布的弱噪聲；一個與PFC升壓拓撲電路3和高壓直流母線5相連接的高頻吸收回路4，用于降低高壓直流母線上的高頻諧波和直流紋波成分，提高高壓直流母線5為后級電路輸出的高壓直流電源的質(zhì)量。
[0010]本實用新型的有益效果是:采用多重濾波電路，有效濾除和隔離輸入交流電源所產(chǎn)生的電磁騷擾及噪聲；采用擺頻PFC控制模式，有效降低電路的諧波噪聲源；通過高頻吸收回路，大幅度降低高壓直流母線上的高頻諧波和直流紋波；多種技術(shù)的優(yōu)化組合，有效地實現(xiàn)本實用新型一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器的優(yōu)良的電磁兼容性能。本實用新型技術(shù)設(shè)計制造的產(chǎn)品，100ff大功率HID電子鎮(zhèn)流器，其EMC性能達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并于近期首家通過了美國權(quán)威機構(gòu)Northwest EMC的傳導及輻射FCC認證測試，取得了產(chǎn)品出口美國市場的必要技術(shù)資質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的電原理框圖。
[0012]圖2為本實用新型多重濾波整流電路原理示意圖。
[0013]圖3為本實用新型PFC擺頻控制電路電原理拓撲示意圖。

【具體實施方式】
[0014]圖1所示，一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，它由輸入交流電源1，多重濾波整流電路2，直流控制電源8，PFC擺頻控制電路9，PFC升壓拓撲電路3，高頻吸收回路4，高壓直流母線5，高頻變換輸出電路6及HID燈泡7組成，輸入交流電源I，電壓可以是75至275VAC，頻率50/60Hz，多重濾波整流電路2將輸入交流電源I轉(zhuǎn)換為直流電源，同時處理并多重隔離本實用新型設(shè)備與輸入交流電源I之間的電磁干擾與電磁噪聲，將干凈的直流電源輸出給PFC升壓拓撲電路3和直流控制電源8，直流控制電源8并接于多重濾波整流電路2之后，它將干凈的直流電源經(jīng)過開關(guān)調(diào)制，產(chǎn)生用于系統(tǒng)控制的低壓直流電源，供整個電路控制系統(tǒng)使用；PFC升壓拓撲電路3在PFC擺頻控制電路9的控制下，將從多重濾波整流電路2得到的干凈的直流電源包絡(luò)升壓輸出高壓直流電源，經(jīng)過高頻吸收回路4傳給高壓直流母線5，降低高壓直流母線5上的高頻諧波和直流紋波成分，高壓直流母線5為高頻變換輸出電路6提供高質(zhì)量高壓直流電源，高頻變換輸出電路6將優(yōu)質(zhì)高壓直流電源變換為適合HID正常工作用的高頻交流電源，并輸送給HID燈泡7使用。
[0015]圖2所示的多重濾波整流電路，10為高頻濾波器，11為安規(guī)電路，12為EMI濾波器，13為整流濾波電路，高頻濾波器10與輸入交流電源1、安規(guī)電路11相連接，處在本實用新型設(shè)備的最前端，用于將HID傳導的高頻諧波噪聲隔離在本實用新型的HID電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部，防止其高頻諧波噪聲污染電網(wǎng)；安規(guī)電路11用于對本實用新型設(shè)備進行安全防護；與安規(guī)電路11相連接的EMI濾波器12，用于有效濾除電路上的低頻噪聲，同時將兩次濾波處理后的輸入交流電源輸送給整流濾波電路13，整流濾波電路13將輸入交流電變換為直流電，并再次濾波處理后分別輸送給直流控制電路8和PFC升壓拓撲電路3使用，經(jīng)過多重濾波整流電路，有效地控制減少電磁噪聲，輸出干凈的直流電源。
[0016]圖3所示的PFC擺頻控制電路9，直流控制電源8將從整流濾波電路13得到的干凈的直流電源經(jīng)過開關(guān)調(diào)制變換為低壓直流電源供整個系統(tǒng)的控制電路使用，并分別輸送給PFC控制器和三角波發(fā)生器，PFC擺動控制電路9內(nèi)置有三角波發(fā)生器和PFC控制器，三角波發(fā)生器從直流控制電源8獲得低壓直流控制電源，產(chǎn)生三角波電壓，PFC控制器的工作頻率隨三角波發(fā)生器輸出的三角波電壓變換，其電壓升高頻率提高，電壓降低頻率下降，通過不斷隨三角波發(fā)生器輸出電壓變化而變換的PFC擺頻控制電路9的開關(guān)頻率，來達到破除定頻PFC控制電路的強諧波噪聲，并將其改變?yōu)橐欢ǚ秶鶆蚍植嫉娜踉肼暎瑥亩_到降低PFC開關(guān)電路的諧波噪聲強度，本實用新型PFC擺頻控制電路9所述的三角波發(fā)生器，輸出作為PFC控制器工作頻率基準的電壓基準信號，所述的PFC控制器實現(xiàn)PFC控制，給出PFC拓撲電路的開關(guān)控制信號，并實時監(jiān)測PFC拓撲電路的電流及電壓控制參數(shù)，以保證PFC的工作及保護。
[0017]本實用新型所述高頻吸收回路4，是高電壓、大容量的高頻吸收電路，它泄放掉PFC拓撲電路輸出的高壓直流電源中的高頻諧波成分，同時，最大限度地濾除高壓直流電源中的紋波成分，安裝于PFC升壓拓撲電路3和高壓直流母線5之間。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，包括輸入交流電源(1)，用于提供電路電源；PFC升壓拓撲電路(3)，用于將干凈的直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏褐绷麟娫?；高壓直流母線(5)，用于將優(yōu)質(zhì)的高壓直流電源輸給高頻變換輸出電路(6)，高頻變換輸出電路(6)將得到的高壓直流電源轉(zhuǎn)化為高頻交流電源，供HID燈泡(7)工作；直流控制電源(8)，將從多重濾波整流電路(2)得到的直流電源經(jīng)過調(diào)制，輸出低壓直流電源供PFC擺頻控制電路(9)使用；其特征在于它還包括:一個與輸入交流電源相連接的多重濾波整流電路(2)，用于將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，同時處理并多重隔離本實用新型設(shè)備與輸入交流電源(I)之間的電磁干擾與電磁噪聲，產(chǎn)生干凈的直流電源并輸出給PFC升壓拓撲電路(3)和直流控制電源(8)使用；一個與直流控制電源(8)和PFC升壓拓撲電路(3)相連接的PFC擺頻控制電路(9)，它通過PFC升壓拓撲電路(3)將多重濾波整流電路(2)輸出的干凈的直流電源包絡(luò)升壓，輸出高壓直流電源，并通過高頻吸收回路(4)傳給直流母線(5)，同時利用其控制電路不斷改變電路的開關(guān)頻率，實現(xiàn)擺頻控制，破除定頻PFC控制電路的強諧波噪聲，將改變成一定范圍均勻分布的弱噪聲；一個與PFC升壓拓撲電路(3)和高壓直流母線(5)相連接的高頻吸收回路(4)，用于降低高壓直流母線上的高頻諧波和直流紋波成分，提高高壓直流母線(5)為后級電路輸出的高壓直流電源的質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:多重濾波整流電路(2)由高頻濾波器(10)，安規(guī)電路(11)，EMI濾波器(12)，整流濾波電路(13)組成，高頻濾波器(10)與輸入交流電源(I)、安規(guī)電路(11)相連接，處在本實用新型設(shè)備的最前端，用于將HID傳導的高頻諧波噪聲隔離在本實用新型的HID電子鎮(zhèn)流器內(nèi)部，防止其高頻諧波噪聲污染電網(wǎng)；安規(guī)電路(11)用于對本實用新型設(shè)備進行安全防護；與安規(guī)電路(11)相連接的EMI濾波器(12)，用于濾除電路上的低頻噪聲，同時將兩次濾波處理后的輸入交流電源輸送給整流濾波電路(13 )，整流濾波電路(13 )將輸入交流電變換為直流電，并再次濾波處理后分別輸送給直流控制電路(8)和PFC升壓拓撲電路(3)使用，經(jīng)過多重濾波整流電路，有效地控制減少電磁噪聲，輸出干凈的直流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:PFC擺頻控制電路(9)，內(nèi)置有三角波發(fā)生器和PFC控制器，由直流控制電源(8)低壓直流供電，三角波發(fā)生器從直流控制電源(8)獲得低壓直流電源，產(chǎn)生三角波電壓，PFC控制器的工作頻率隨三角波發(fā)生器輸出的三角波電壓變換，其電壓升高頻率提高，電壓降低頻率下降，通過不斷隨三角波發(fā)生器輸出電壓變化而變換的PFC擺頻控制電路(9)的開關(guān)頻率，來達到破除定頻PFC控制電路的強諧波噪聲，并將其改變?yōu)橐欢ǚ秶鶆蚍植嫉娜踉肼?，從而達到降低PFC開關(guān)電路的諧波噪聲強度，本實用新型PFC擺頻控制電路(9)所述的三角波發(fā)生器輸出作為PFC控制器工作頻率基準的電壓基準信號，所述的PFC控制器實現(xiàn)PFC控制，給出PFC拓撲電路的開關(guān)控制信號，并實時監(jiān)測PFC拓撲電路的電流及電壓控制參數(shù)，以保證PFC的工作及保護。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電磁兼容性能優(yōu)良的大功率HID電子鎮(zhèn)流器，其特征在于:所述高頻吸收回路(4)，是高低壓、大容量的高頻吸收回路，它泄放掉PFC拓撲電路輸出的高壓直流電流中高頻諧波成分，同時最大限度地濾除高壓直流電源中的紋波成分，安裝于PFC升壓拓撲電路(3 )和高壓直流母線(5 )之間。
【文檔編號】H05B41/288GK204069459SQ201420283814
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉敏, 武青, 李能 申請人:孝感市捷能特種光源照明器具有限公司, 湖北惠維科技股份有限公司