采用IRS2573D的250W金卤灯电子镇流器电路

原理框图，在金卤灯的预热期间，一旦完成了金卤灯的点火，金卤灯的灯电压很低，但是金卤灯的工作电流很大，通过反馈控制回路控制Buck 变换器的导通时间，从而完成对金卤灯工作电流的控制，在金卤灯稳定工作期间，通过灯功率反馈回路的控制作用控制Buck 变换器的导通时间( 如图3 所示乘法器的灯功率输出信号) ,从而完成对金卤灯的灯功率控制。在金卤灯的预热工作期间，Buck 变换器的电流连续导通工作模式( CCM) 可以允许在Buck 电感不饱和的情况下为金卤灯提供更大的工作电流。

图3 Buck 变换级和全桥变换级的电路工作原理框图

假定Buck 变换器的400 V 输入直流电压保持恒定( 即升电压输出有源功率因数校正电路的400 V 输出电压保持恒定) ,取Buck 变换器的正常工作频率为70 kHz,则Buck 电感的参数可以利用下式计算：

通过全桥变换电路为金卤灯提供所需的灯电流和灯电压，全桥变换电路的典型工作频率为200 Hz,脉冲占空比为50%.在图3 所示的点火控制电路中的双向触发二极管DIGN 用以产生金卤灯点火所需的4 kV 点火脉冲电压，通过MIGN 的导通来触发点火电路的工作，RC 回路的放电时间常数由电阻RIGN 和电容CIGN 决定。当双向触发二极管DIGN 两端的电压达到它的触发阈值电压VDIAC 时，双向触发二极管DIGN 击穿，在点火脉冲变压器TIGN 的初级绕组会产生一个点火脉冲电压，从而在点火脉冲变压器TIGN的次级升电压绕组产生金卤灯点火所需的4 kV 点火脉冲电压。

这里采用了一片ASIC 控制集成电路IRS2573D,用它完成对Buck 变换级和全桥输出级的控制，完成对金卤灯几个工作模式的控制，使金卤灯正常工作。

IRS2573D 的工作状态图如图4 所示。

图4 IRS2573D 的工作状态图

在IRS2573D 内部含有Buck 变换器控制、全桥变换器控制、灯电压和灯电流检测、灯功率和灯电流反馈控制环路、Buck 变换级( BUCK 引脚) 的600 V 高端栅极驱动输出电路，并具有逐周期过电流保护控制功能( CS 引脚) ,Buck 开关的导通时间由灯功率控制环路( PCOMP 引脚) 或灯电流限制环路( ICOMP 引脚)控制，Buck 开关的关断时间在临界导通工作模式下由电感电流过零检测输入( ZX 引脚) 控制信号控制，或由连续导通工作模式( CCM) 下的关断定时输入信号( TOFF 引脚) 决定。

IRS2573D 内部还集成了600 V 全桥高低端驱动电路，全桥电路的工作频率由接至外部定时引脚( CT引脚) 的元器件参数决定，灯电流和灯电压的取样信号( VSENSE和ISENSE引脚) 相乘后得到的信号可以反映灯功率的情况，通过点火定时输出信号( IGN 引脚) 驱动外接点火MOSFET 管的导通、截止完成灯的点火控制( 如图3 所示) .点火电路由MOSFET 管( MIGN) 、双向二极管( DIGN) 、电容( CIGN) 、电阻( RIGN) 和输出升压点火变压器( TIGN) 组成，点火定时通过外接( TIGN 引脚) 元器件的参数来决定点火电路的导通、截止时间。同时，在IRS2573D 内部也集成了可编程故障定时器( TCLK 引脚) ,用以在各种故障情况下设定可用于关断IRS2573D 的故障持续时间。这些故障例如灯点火失败、灯预热失败、灯寿命终止、灯电弧不稳定、灯输出电路开路或短路等。IRS2573D 含有HID灯电子镇流器电路所需的有关控制功能。

采用IRS2573D 的250 W 金卤灯电子镇流器的Buck 变换级和全桥变换级的电路工作原理图如图5所示。

图5 Buck 变换级和全桥变换级的电路工作原理图

5 小结

由于HID 灯具有节能、工作寿命长和输出功率大的特点，使HID 灯在道路照明和室内照明的应用场合得到了广泛的应用。但是，HID 灯电子镇流器的设计是一件较复杂的工作。

由于电路采用了HID 灯电子镇流器专用集成电路IRS2573D,并采用三级电路结构( APFC,Buck 变换级和全桥变换级) ,所以极大地简化了HID 灯电子镇流器电路的设计，这个电路根据需要稍加改动即可以应用于不同功率等级的金卤灯电子镇流器电路。