交流電220V經(jīng)二極管整流，雖然輸入電壓是正弦的，但輸入電流卻嚴(yán)重畸變，效率很低，大量使用會給電網(wǎng)造成嚴(yán)重危害，同時輸入電流諧波生成的噪聲也會影響電路運(yùn)行。APFC能使電路輸入功率因數(shù)提高到0.95以上，使輸入電流基本為正弦波，諧波含量大大減少。功率因數(shù)校正電路采用L6562A實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，PF值高、THD值低， 工作于變頻控制方式，最小開關(guān)頻率25kHz，BOOST升壓電感工作在臨界電流模式。耦合升壓電感L1副邊有兩個作用，一是給芯片供電，二是作為電流過零的檢測信號。此芯片采用電壓電流雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)使用電流斷續(xù)不定頻率模式控制。電壓檢測信號（腳1）和同步信號（腳3）相乘作為電流給定，R1為電流檢測電阻。輸出電壓控制在400V，如圖2所示，整流橋、儲能電感L1、功率開關(guān)器件S1、升壓二極管D1、輸出濾波電容和電流取樣電阻R1組成了APFC主電路。
由于HPSL的阻抗非線性，在燈未點亮之前處于高阻，一旦外加高壓觸發(fā)點亮以后燈就導(dǎo)通，其兩端電壓迅速降低，燈電流增大，呈現(xiàn)負(fù)阻特性。如果還以平常的電壓加于燈上，燈將燒毀。而HPSL在剛啟動的冷態(tài)和長時間工作的熱態(tài)的阻抗又有很大差別，因此，HPSL控制器必須是一個電流模式控制下的恒功率輸出。在本方案中，采用了不對稱半橋電路，將APFC輸出的400V電壓，在恒電流下降至HPSL所需的工作電壓。其工作過程為電感L2和Ca首先達(dá)到串聯(lián)諧振，頻率為200kHz，產(chǎn)生5kV高壓，使高壓鈉燈點火，點火后高壓鈉燈導(dǎo)通，Ca不起作用，Ca是一個小容量的高壓電容，由于隔直電容Cb>>Ca，Cb和電感不會諧振，起到了鎮(zhèn)流作用，這時頻率以35kHz為中心上下波動2kHz范圍，1分鐘后高壓鈉燈達(dá)到恒定功率正常運(yùn)行。不對稱半橋輸出方波，經(jīng)Cb和L2鎮(zhèn)流后變?yōu)楦哳l交流電。
圖2 前級功率因數(shù)校正電路原理圖
后級DC/AC逆變電路采用電壓型PWM控制器KA3525A控制不對稱半橋，它包括兩個互補(bǔ)控制的功率管MOSFET，S1、S2是兩個帶反并聯(lián)二極管D1、D2的MOS管，負(fù)載電路由電容Cb、電感L2組成的鎮(zhèn)流電路與燈（穩(wěn)態(tài)電阻為R）串聯(lián)組成。如圖3所示。該芯片簡單可靠，且使用方便靈活，通過適當(dāng)外接電路，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)變頻控制，還可以完成輸入軟啟動、過載限流、過壓保護(hù)、死區(qū)調(diào)節(jié)等多種功能。其工作原理為將觸發(fā)脈沖變壓器T1輸出的兩路互補(bǔ)的PWM驅(qū)動脈沖送至開關(guān)管S2、S3的柵極，控制兩只功率管交替工作，占空比固定。KA3525A內(nèi)的振蕩器外接時標(biāo)電容CT，通過電阻Rd提供放電通路。改變RT的數(shù)值則可以改變Cd的放電時間，同時可以改變死區(qū)時間。而CT的充電電流則由RT規(guī)定的電流源決定，KA3525A的腳8起到輸入軟啟動作用。KA3525A的振蕩頻率f=1/[CT×(0.7RT＋Rd)]。由于HPSL的阻抗非線性，在燈未點亮之前處于高阻，一旦外加高壓觸發(fā)點亮以后燈就導(dǎo)通，其兩端電壓迅速降低，燈電流增大，呈現(xiàn)負(fù)阻特性。如果還以平常的電壓加于燈上，燈將燒毀。而HPSL在剛啟動的冷態(tài)和長時間工作的熱態(tài)的阻抗又有很大差別，因此，HPSL控制器必須是一個電流模式控制下的恒功率輸出。在本方案中，采用了不對稱半橋電路，將APFC輸出的400V電壓，在恒電流下降至HPSL所需的工作電壓。其工作過程為電感L2和Ca首先達(dá)到串聯(lián)諧振，頻率為200kHz，產(chǎn)生5kV高壓，使高壓鈉燈點火，點火后高壓鈉燈導(dǎo)通，Ca不起作用，Ca是一個小容量的高壓電容，由于隔直電容Cb>>Ca，Cb和電感不會諧振，起到了鎮(zhèn)流作用，這時頻率以35kHz為中心上下波動2kHz范圍，1分鐘后高壓鈉燈達(dá)到恒定功率正常運(yùn)行。不對稱半橋輸出方波，經(jīng)Cb和L2鎮(zhèn)流后變?yōu)楦哳l交流電。
圖3 后級不對稱半橋電路原理圖
輔助電源由內(nèi)置MOSFET的TOP221組成的單端反激式電源構(gòu)成，輸出電壓+15V給控制芯片供電，如圖4所示。
圖4 輔助電源原理圖
