谈谈十余年来本人研发全性能钠灯电子镇流器的经验与教训

作者： hpy656
         目前,很多做节能灯荧光灯电子镇流器的企业都有研发HID电子镇流器的打算，对于刚涉及这一领域的老板及工程师提醒一下，问：“老板.1、你了解该产品的关键技术难点吗？2、你准备花多少钱？3要求工程师研发时间多久？”，这些要慎重考虑好。对于研发工程师也说几句：“1、搞电子几年了？2、原先是搞电源还是搞照明的？”如你是做了5--6年电源或普通荧光灯电了镇流器开发的，现在老板要你搞HID电子的，可以做，但要问清楚：“1、是让你做一个可以很快获利的产品，不需什么技术指标及异常保护，只求能正常使用的产品，可以去尝试一下。如要求你开发的产品必须符合所有有关标准，并给的时间只有3—5个月，功率在100W以上。你得提醒你老板给出的时间太短，是不可能做不好的。

        不信可试一下。对于HID电子镇流器的研发，如你是个小老板，又不知该产品的难度，我劝你还是不要碰为好。要想做到能达到所有性能指标，并符合标准要求其难度不亚于登珠峰。 一、下面略谈本人研发全性能250W钠灯电子镇流器体会 ㈠.外壳结构要求：1.一般人认为结构不重要，只要用铁皮、铝壳做个外壳就行了。但在环境温度ta 值50度时测试外壳温度，250W电子镇流器tc值约70度,然后在tc值约70度的情况下做高温测试，而此时镇流器内部温度会在90度以上。如外壳散热不好，这一关是过不了的。最困难的莫过于在tc值70度环境下，200小时耐久测试，外壳散热未做好是很难通过的。2.潮湿试验时，要求产品外壳密封性能要好。但为了散热好，外壳如做成开启式，在做潮湿测试后打耐压时又可能通不过。3.一个好的外壳设计方案，要求好装配、易安装.散热性能好、易通耐压测试.生产线上测试检修方便.还需考虑灌胶等。这些问题不考虑好。即便所有电参数指标做得再好，最后工艺复杂，无法量产，也是前功尽弃。以上三点是外壳设计时不得不考虑的要点。㈡.电路设计几大难点 1.有源功率数校正PFC：这级说难并不难，但要做到输入电压170V—264V变化时，输出端DC值在负载变化较大时稳压性能好，电流总谐波必须控制在10以内，并对EMC的影响要小等，对于这些还是有点难度的。还有升压电感参数的设定，以及在某点需加RC吸收解决通EMC高段28/30MHZ时超标等等细节问题.还是有很多问题的。当然，重点是该级可靠性首先保证。 2.高濒半桥驱动电路：对于这一级选用什么芯片，我见几家产品，用494，3525，PWM类的做半桥驱动芯片。从选用芯片类型上看，这些朋友是做开关电源的，还没弄清HID启动时负载呈负阻特性，在此我只能说：“用PWM芯片来做不是好方案。”如用PWM芯片做成的产品。在做1-15米输出线带负载时，灯功率娈化较大等，如频率不能随灯功率改变而改变,调脉宽可能灯有频闪噪音，最近我见到用低频调制高频的所谓HID产品，低频噪音刺耳。 3.驱动信号与上管功率管的隔离：这一问题对于新手或做了几年人来说都认为简单用脉冲变压器或选用IR—ST-600V高压芯片解决就行了。但要注意用普通EE磁牲绕隔离变压器，因漏感、分布电感、分布电容的存在。经隔离后波形就有毛刺，处理不好功率管发热严重。如用目前现有600V耐压芯片做上管高压驱动，因内部输出级都有推拉管，驱动波形可呈方波，功率管损耗小。选用是没错，常温很正常.但做高温开关冲击时，发现极易损坏芯片，因在热态时，芯片耐压会有所降低。

      同时，3—4KV高压脉冲触发时，瞬间会通过隔直电容到上管S极，再至芯片内部，造成芯片损坏。㈢.EMC通EMC对于任何人，不论资格多老，水平多高，都是头痛的事。因外壳结构、元件、布板位置、工作频率的不同，共模、差模、滤波电容参数也不相同。想通过计算来确定共模、差模电感量，滤波电容等参数是很难做到准确的。另外电感量几十mH，要求高温时电感温升小于95度等。必须要根据实际情况慢慢寻找参数，当然.要花多少间时才能解决，这与你的经验、知识面、分析及动手能力有关。为了通EMC有人把输入、输出线分在两端，首先这样做外观不雅，另用户如挂在室外使用，雨天时，向上的这端密封不好会渗水。当然，谁都知道把输入、输出做在一端为好，但这样对于布板、EMC等提出了更高的要求。以上我只能点到为止。㈣.启动控制及异常保护 这一级相对以上几条要求，表面看做起来难度要小一点，但若要求做的是全性能产品，想做好这级也是很难的。因它必须保护主电路在各种异状态下不损坏，保护电路自身必须经高、低温测试，并保证绝对可靠。另要考虑的是，异常取样信号怎么取？取灯电流？还是灯电压？及保护灵敏度的设置，还要注意短线保护，长线不保护，长线保护，短线保护太灵敏，就会出现灯一开就关闭等等种种意想不到的麻烦，动作时间长短的设定等。 下面说一下保护电路的基本功能要求安规要求输出导线1-15米，A、灯短路，B、灯开路，C、 热启动，D、灯整流效应，E、灯头漏电流。（注：标准关于“灯头漏电流”这一条本人现在没弄清。以我的理解，应改为灯头耐电流才对。现不知是本人理解水平的问题，还是标准翻译有误。按照标准上方法，用多个大电流二极管串联使降压在10—15V，正负二组并接于负载，等于是把正负高频正弦波钳在10—15V，说是测灯头漏电。这样做我不清楚是为什么，希望明白的同行指教。）标准要求以上几条测试时1小时内镇流器不损坏，想做好也很难。A、短路，一般会采取电流取样，但实际情况是，灯刚启时管压约20V左右..管流在3.5A左右，短路时电流也在3.5-4A左右。所以用电流取样保护很难区别是正常工作电流，还是短路电流。 B、开路保护，灯开路时.因高频半桥没关闭。空载、轻载时如驱动脉宽没改变，会因拖尾电流等引起上下功率管损耗加大，发热严重。特别是输出15米线时更严重。因为线间电容在1000PF以上，有发生谐振的可能，还有.会出现1米线保护、15米线不保护等麻烦事。C、热启动，热启动的要求是，在灯正常工作的情况下，瞬间断、通电源，此时灯在热态，在几千伏的触发电压下是不能启动的。需要更高的电压，要上万的伏的电压才能瞬间启动，当然这不是我们普通产品要考虑的，那 么有人是用谐振方法启动灯的，保护电路不可靠是非常危险的，因为此时电路处于谐振状态，谐振电容两端产生数千伏高压，主电路和谐振电容都可能瞬间损坏。

           一 般都采用脉冲触发，电路比较可靠，此时半桥高频电路如不关闭，数分钟后功率管会因为发热严重而损坏。（如采用PWM控制芯片的可以减小脉宽，不关闭半桥也 行，只要等灯冷却一分钟左右，即可启动。但如果长期灯开路，不关闭半桥，总是有危险的。） D、整流效应，这是一个新课题，解决起来也不容易。关键是要找到正确取样点 ，我做的这级很可靠，不用调试。这里只能提一下.具体用什么取样方法，只能看各人能力了。可以联系本人交流，有偿指导。E、内置低压电源，因产品需要有各种异常保护功能，所以必须要个1—2W的低源电源，这个电源可以用工频变压器，也可以是PWM开关电源。如PCB板空间大，工频变压器可考虑。就是170V—264V时要求稳压供电整流滤波后还需加稳压。如用开关电源，必须经高低温测试合格才可与主电路配用。(要看成这部分也是电子产品)否则会带来很大麻烦，这点我深有体会。不要认为是小事，常温下一切正常，但不等于能通高、低温。.以上所说只是随意聊聊，点到为止，目的.为了提醒大家在想做HID产品时，技术上要遇到的困难。还要准备遇到不知深浅、急功近利的老板，做了几个月还未见结果脸就变阴了，十多年来我见得太多了。所以在此想说，有点小钱，不了解HID产品的老板离它远点，不要做梦这不是你玩的，对搞技术的来讲更要慎重，如遇不懂行的老板要跟他讲清HID产品是怎么回事，否则投入下去，到头来损失惨重。以上所述难点本人都已解决.所以才有资格说上几句.本人设计的产品性能参数如下:

管压104V，灯功率247W，实际安规灯功率误差±10%，管压91.3V，灯功率234W。




1、EMC符合 EN55015标准.有8dB余量2、热启动时间<1min3、导线1-15m灯功率恒定4、环境温度-30℃~50℃ （实际试验时在-40℃~70℃的环境中测试）5、温升20℃左右 (ta=50℃测试外壳tc=70℃)产品特点：1、 通电即可正常启动，如第一次未能触发启动，约在15~20秒后重新触发。2、 正常工作时，如遇突然断电，瞬间又来电，此时灯处于热态，须冷却才可重新启动。本产品约45秒左右即可重新启动。（此时状态称为热启动或再启动）3、 该产品的输出线长度1~15米之间可任意选用，灯功率保持恒定。4、 在正常工作时如遇人为随意或恶意.将电源开关快速通断，或电源接触不良（即电源似通非通）的情况，电路会自动关闭（即关闭高压触发，及主电路）。只有电源在接触良好的情况下，才会正常启动。5、 带调光功能。可根据用户要求设定. 异常保护：1、 如果在初装时不慎造成输出线短路.或正常工作时导线任意点发生短路，电路会在3分钟内自动关闭主电路及高压触发。2、 在初装时或正常工作时发生接触不良或断线、灯泡破损等情况，约3分钟自动关闭主电路及高压触发。3、 为防止灯老化，发生电极不对称时，引起高频正弦波电流不对称，而使扼流电感磁饱和（即整流效应）造成镇流器损坏。本产品已考虑到：不管是正、负半波电流出现严重不对称时，都会在3分钟内.自动关闭主电路及高压触发。4、如用户按照要求安装，该产品可保用5年是有保障的。如用户未按说明书要求，将产品安装于环境温度高于50度时，灯功率会自调。下步考虑对金卤灯电子镇流器的开发，但目前大功率的都没有好方案，都是一些三级，两级小功率方案。有兴趣交往这方面的朋友。
Chenyi：
写的很好，都是实践的经验，每一条都是非常不错的总结，非常不错。不过觉得还漏了两点：
一，是声共振的问题，这才是要害，不管HPSL还是MH都是绝对存在的，电路首先考虑的应该是这个，因为它决定了电路的结构
二，恒功率的问题，看来不是什么问题，但做好也不容易。

以上第一点没有提到，但也已经解决。1-15米导线保持恒功率，基本上你们能想到的都做到了。 以本人十多年从事这方面的开发，可以说，这个产品性能及可靠性在国内也是数一数二的。

陈工程师：

不过看了，好像是高频的。会有声共振，频率都是28KHZ了，呵呵，不怕声共振吗？

HID资料现在非常少，而且做的人好象也不多了。

我们公司HID做得还可以

半杯热咖啡 发表于 2011-11-23 15:47

                               
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我们公司HID做得还可以

发来学习下，以前做过几年，现在都忘记了。

lds 发表于 2011-11-23 16:44

                               
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发来学习下，以前做过几年，现在都忘记了。

很好，今后多多研究

HID资料现在非常少，而且做的人也不多了{:soso_e115:}

aaronmiao 发表于 2013-10-24 14:40

                               
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HID资料现在非常少，而且做的人也不多了

那你对手少了也一件好事啊，HID比LED难度大多了，而且HID目前来说光效还是比LED好很多的。