图2 前级功率因数校正电路原理图
后级DC/AC逆变电路采用电压型PWM控制器KA3525A控制不对称半桥,它包括两个互补控制的功率管MOSFET,S1、S2是两个带反并联二极管D1、D2的MOS管,负载电路由电容Cb、电感L2组成的镇流电路与灯(稳态电阻为R)串联组成。如图3所示。该芯片简单可靠,且使用方便灵活,通过适当外接电路,不仅能够实现变频控制,还可以完成输入软启动、过载限流、过压保护、死区调节等多种功能。其工作原理为将触发脉冲变压器T1输出的两路互补的PWM驱动脉冲送至开关管S2、S3的栅极,控制两只功率管交替工作,占空比固定。KA3525A内的振荡器外接时标电容CT,通过电阻Rd提供放电通路。改变RT的数值则可以改变Cd的放电时间,同时可以改变死区时间。而CT的充电电流则由RT规定的电流源决定,KA3525A的脚8起到输入软启动作用。KA3525A的振荡频率f=1/[CT×(0.7RT+Rd)]。由于HPSL的阻抗非线性,在灯未点亮之前处于高阻,一旦外加高压触发点亮以后灯就导通,其两端电压迅速降低,灯电流增大,呈现负阻特性。如果还以平常的电压加于灯上,灯将烧毁。而HPSL在刚启动的冷态和长时间工作的热态的阻抗又有很大差别,因此,HPSL控制器必须是一个电流模式控制下的恒功率输出。在本方案中,采用了不对称半桥电路,将APFC输出的400V电压,在恒电流下降至HPSL所需的工作电压。其工作过程为电感L2和Ca首先达到串联谐振,频率为200kHz,产生5kV高压,使高压钠灯点火,点火后高压钠灯导通,Ca不起作用,Ca是一个小容量的高压电容,由于隔直电容Cb>>Ca,Cb和电感不会谐振,起到了镇流作用,这时频率以35kHz为中心上下波动2kHz范围,1分钟后高压钠灯达到恒定功率正常运行。不对称半桥输出方波,经Cb和L2镇流后变为高频交流电。
图3 后级不对称半桥电路原理图
辅助电源由内置MOSFET的TOP221组成的单端反激式电源构成,输出电压+15V给控制芯片供电,如图4所示。
图4 辅助电源原理图