CN101917813B

CN101917813B - 用于hid电子镇流器的后级驱动电路

Info

Publication number: CN101917813B
Application number: CN201010104511.XA
Authority: CN
Inventors: 顾宪明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101917813A

Abstract

本发明公开了一种能够降低MOSFET的功耗、有较高可靠性的用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括四个MOSFET、两个二极管和Buck电感、一个电容，记为S1、S2、S3、S4、D1、D2、L1、L2、C，D1、D2位于MOSFET体外；S1、L1、S4串联，S2、L2、S3串联，S1与S2并联后与前级供电电路的输出端的正极或负极连接，S4与S3并联后与负极或正极连接，L1、S4还与D1并联，L2、S3还与D2并联，HID灯的一端连接在L1、S4之间，HID灯的另一端连接在L2、S3之间，HID灯与C并联；S1、S2、S3、S4的控制端、S1和S2或者S3和S4的输出端与中央控制单元连接。

Description

用于HID电子镇流器的后级驱动电路

技术领域

本发明涉及HID电子镇流器技术领域，具体讲是一种用于HID电子镇流器的后级驱动电路。

背景技术

HID（High Intensity Discharge）电子镇流器是一种用于驱动HID灯（高强度气体放电灯）的电子镇流器，传统的HID电子镇流器包括三级结构：BOOST升压功率因素校正电路、Buck降压电路和DC-AC全桥逆变电路。这种电路结构较为复杂，成本高。为了简化所述三级结构，现有技术中公开了一种HID电子镇流器，它将Buck降压电路和DC-AC全桥逆变电路合并成一级，即改进后的HID电子镇流器成为两级结构，具体结构如图1所示，我们将Buck降压电路和DC-AC全桥逆变电路合并后形成的这一级取名为用于HID电子镇流器的后级驱动电路，前级则称之为前级供电电路。

目前有一种用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括四个MOSFET、位于MOSFET体内的四个二极管、一个Buck电感、一个电容，MOSFET是指Metal-Oxide-SemicoductorField-Effect Transistor，即金属氧化物半导体场效应管，为描述方便，所述四个MOSFET、四个二极管、一个Buck电感、一个电容分别记为S1、S2、S3、S4、D11、D12、D13、D14、L、C，具体结构如图2所示，从图2中可以看到，S1的一端与S4的一端串联，S2的一端与S3的一端串联，S1的另一端与S2的另一端连接后再与前级供电电路的输出端的正极连接，S4的另一端与S3的另一端连接后再与前级供电电路的输出端的负极连接；所述S1、S2、S3、S4的控制端分别用于与HID电子镇流器的中央控制单元连接；所述S1、S2、S3、S4各并联一个二极管，二极管的导通方向均为自下而上；L和HID灯从左至右串联在一起后分别与S1和S4的连接处、S2和S3的连接处连接，即L和HID灯连接在S1和S4的连接处与S2和S3的连接处之间，HID灯还并联了C。在这个电路中，为了实现低频方波驱动以及恒功率控制，有几种驱动方式，常用的一种是将S1和S2作为Buck主开关元器件，S3和S4作为换向和续流电流的元器件。在此方案中有如下三个缺陷，一、S3和S4自身功耗将较大，影响MOSFET的稳定工作，降低HID电子镇流器的后级驱动电路的可靠性。同样，其他几种驱动方式也存在这样的问题，即两个MOSFET作为Buck主开关元器件，剩余两个MOSFET作为换向和续流电流的元器件。作为换向和续流电流的两个MOSFET自身功耗将较大，随之发热量也大。二、所述L不管是低频方波的正半周还是负半周都将处于工作状态，且因正半周和负半周的方波切换，会导致L的磁通瞬间变化很大，一旦中央控制单元输出的控制信号时序有偏差，将使L产生较大感应电压，严重时将击穿MOSFET，导致整个电路崩溃。三、由于S1与S4、S2与S3串联后直接与前级供电电路的输出端的正负极连接，控制时序一旦发生偏差，很容易导致S1与S4或S2与S3同时导通而导致烧穿MOSFET引起整个电路崩溃，因此，对中央控制单元输出的控制信号时序精度有较高要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够降低MOSFET的功耗、有较高可靠性的用于HID电子镇流器的后级驱动电路。

本发明的技术方案是，本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括MOSFET、二极管、Buck电感、电容，所述MOSFET为四个，二极管和Buck电感均为两个，电容为一个高频滤波电容，分别记为第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFETS4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一Buck电感L1、第二Buck电感L2、电容C，第一二极管D1、第二二极管D2位于MOSFET体外，即第一二极管D1、第二二极管D2独立设置；所述第一MOSFET S1的一端、第四MOSFET S4的一端与第一Buck电感L1串联，第二MOSFET S2的一端、第三MOSFET S3的一端与第二电感L2串联，所述第一MOSFET S1的另一端与第二MOSFET S2的另一端相连后与前级供电电路的输出端的正极或负极连接，所述第四MOSFET S4的另一端与第三MOSFET S3的另一端相连后与前级供电电路的输出端的负极或正极连接，所述第一电感L1、第四MOSFET S4串联后与第一二极管D1并联，第一二极管D1的正极与第四MOSFET S4相连，负极与第一Buck电感L1相连，所述第二Buck电感L2、第三MOSFET S3串联后与第二二极管D2并联，第二二极管D2的正极与第三MOSFET S3相连，负极与第二Buck电感L2相连，HID灯的一端连接在第一Buck电感L1、第四MOSFET S4之间，另一端连接在第二Buck电感L2、第三MOSFET S3之间，HID灯还与C并联；所述第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4的栅极分别与HID电子镇流器的中央控制单元连接，所述第一MOSFET S1、第二MOSFET S2或者第三MOSFET S3、第四MOSFET S4的源极与中央控制单元连接。

本发明的工作原理是，第一MOSFET S1和第二MOSFET S2作为Buck主开关元器件，第一二极管D1和第二二极管D2作为续流电流的元器件，第三MOSFET S3和第四MOSFET S4作为换向和续流电流的元器件，在低频方波的正半周，第一MOSFET S1工作在低频方波调制的高频Buck状态，第三MOSFET S3工作在低频方波状态，第一Buck电感L1参加工作，第二MOSFET S2、第二Buck电感L2和第四MOSFET S4均不工作；在低频方波的负半周，第二MOSFET S2工作在低频方波调制的高频Buck状态，第四MOSFET S4工作在低频方波状态，第二Buck电感L2参加工作，第一MOSFET S1、第一Buck电感L1和第三MOSFET S3均不工作。

本发明与现有技术相比，具有以下优点，一、因为本发明将第一Buck电感L1、第二Buck电感L2分别串联在第一MOSFET S1与第四MOSFET S4以及第二MOSFET S2与第三MOSFET S3之间，短时的同时导通不会对第一MOSFET S1与第四MOSFET S4或者第二MOSFETS2与第三MOSFET S3产生大的影响，有利于减少现有技术中第一MOSFET S1与第四MOSFETS4或S2与第三MOSFET S3同时导通而烧穿的危险，提高后级驱动电路的可靠性；二、本发明第一Buck电感L1、第二Buck电感L2均只工作半周，电流变化值仅为现有技术的一半，磁通变化将减小，发热量将减小，即使是异常状态下的感生电压也小一半，有利于提高后级驱动电路的可靠性。三、由于第一二极管D1、第二二极管D2位于MOSFET体外，即第一二极管D1、第二二极管D2独立设置，所以第三MOSFET S3、第四MOSFET S4发热均下降，有利于提高MOSFET的可靠性。四、由于一、二两点的存在，对中央控制单元控制时序精度要求降低，有利于提高后级驱动电路的抗干扰能力，增强了后级驱动电路的可靠性，便于调试生产。本发明具有能够降低MOSFET的功耗、有较高可靠性的优点。

附图说明

图1是现有技术HID电子镇流器的方框原理图。

图2是现有技术用于HID电子镇流器的后级驱动电路的电路原理图。

图3是本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的实施例一的电路原理图。

图4是本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的实施例二的电路原理图。

图5是本发明实施例一的用于HID电子镇流器的后级驱动电路工作在低频方波的正半周时的等效电路原理图。

图6是本发明实施例一的用于HID电子镇流器的后级驱动电路工作在低频方波的负半周时的等效电路原理图。

图7是本发明实施例二的用于HID电子镇流器的后级驱动电路工作在低频方波的正半周时的等效电路原理图。

图8是本发明实施例二的用于HID电子镇流器的后级驱动电路工作在低频方波的负半周时的等效电路原理图。

图9是本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的正半周激励波形图。

图10是本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的负半周激励波形图。

图11是本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的实测灯电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

采用本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路的HID电子镇流器的方框原理图同现有技术，如图1所示。

实施例一，

本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括MOSFET、二极管、Buck电感、电容，所述MOSFET为四个，二极管和Buck电感均为两个，电容为一个高频滤波电容，分别记为第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一Buck电感L1、第二Buck电感L2、电容C，第一二极管D1、第二二极管D2位于MOSFET体外，即第一二极管D1、第二二极管D2独立设置；所述第一MOSFETS1的一端、第四MOSFET S4的一端与第一Buck电感L1串联，第二MOSFET S2的一端、第三MOSFET S3的一端与第二Buck电感L2串联，所述第一MOSFETS1的漏极与第二MOSFET S2的漏极相连后与前级供电电路的输出端的正极连接，所述第四MOSFET S4的源极与第三MOSFET S3的源极相连后与前级供电电路的输出端的负极连接，所述第一Buck电感L1、第四MOSFET S4串联后与第一二极管D1并联，第一二极管D1的正极与第四MOSFET S4相连，负极与第一Buck电感L1相连，所述第二Buck电感L2、第三MOSFET S3串联后与第二二极管D2并联，第二二极管D2的正极与第三MOSFET S3相连，负极与第二Buck电感L2相连，HID灯的一端连接在第一Buck电感L1、第四MOSFET S4之间，另一端连接在第二Buck电感L2、第三MOSFETS3之间，HID灯还与电容C并联；所述第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4的栅极分别与HID电子镇流器的中央控制单元连接，所述第一MOSFET S1、第二MOSFET S2的源极与中央控制单元连接。具体结构如图3所示。

本例中，第一MOSFET S1和第二MOSFET S2作为Buck主开关元器件，第一二极管D1和第二二极管D2作为续流电流的元器件，第三MOSFET S3和第四MOSFET S4作为换向和续流电流的元器件，在低频方波的正半周，通过HID电子镇流器的中央控制单元的控制，第一MOSFET S1工作在低频方波调制的高频Buck状态，第三MOSFET S3工作在低频方波状态，第一Buck电感L1参加工作，第二MOSFET S2、第二Buck电感L2和第四MOSFET S4均不工作，等效电路原理图如图5所示，正半周激励波形如图9所示；在低频方波的负半周，通过HID电子镇流器的中央控制单元的控制，第二MOSFET S2工作在低频方波调制的高频Buck状态，第四MOSFET S4工作在低频方波状态，第二Buck电感L2参加工作，第一MOSFET S1、第一Buck电感L1和第三MOSFET S3均不工作，等效电路原理图如图6所示，负半周激励波形如图10所示。电流方向如图5或图6中箭头所示，实测灯电流波形如图11所示。

实施例二，

本发明用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括MOSFET、二极管、Buck电感、电容，所述MOSFET为四个，二极管和Buck电感均为两个，电容为一个高频滤波电容，分别记为第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一Buck电感L1、第二Buck电感L2、电容C，第一二极管D1、第二二极管D2位于MOSFET体外，即第一二极管D1、第二二极管D2独立设置；所述第一MOSFETS1的一端、第四MOSFET S4的一端与第一Buck电感L1串联，第二MOSFET S2的一端、第三MOSFET S3的一端与第二Buck电感L2串联，所述第一MOSFET S1的源极与第二MOSFETS2的源极相连后与前级供电电路的输出端的负极连接，所述第四MOSFET S4的漏极与第三MOSFET S3的漏极相连后与前级供电电路的输出端的正极连接，所述第一Buck电感L1、第四MOSFET S4串联后与第一二极管D1并联，所述第二Buck电感L2、第三MOSFET S3串联后与第二二极管D2并联，HID灯的一端连接在第一Buck电感L1、第四MOSFET S4之间，另一端连接在L2、第三MOSFET S3之间，HID灯还与电容C并联；所述第一MOSFET S1、第二MOSFET S2、第三MOSFET S3、第四MOSFET S4的栅极分别与HID电子镇流器的中央控制单元连接，所述第三MOSFET S3、第四MOSFET S4的源极与中央控制单元连接。具体结构如图4所示。

本例中，第一MOSFET S1和第二MOSFET S2作为Buck主开关元器件，第一二极管D1和第二二极管D2作为续流电流的元器件，第三MOSFET S3和第四MOSFET S4作为换向和续流电流的元器件，在低频方波的正半周，通过HID电子镇流器的中央控制单元的控制，第一MOSFET S1工作在低频方波调制的高频Buck状态，第三MOSFET S3工作在低频方波状态，第一Buck电感L1参加工作，第二MOSFET S2、第二Buck电感L2和第四MOSFET S4均不工作，等效电路原理图如图7所示，正半周激励波形如图9所示；在低频方波的负半周，通过HID电子镇流器的中央控制单元的控制，第二MOSFET S2工作在低频方波调制的高频Buck状态，第四MOSFET S4工作在低频方波状态，第二Buck电感L2参加工作，第一MOSFET S1、第一Buck电感L1和第三MOSFET S3均不工作，等效电路原理图如图8所示，负半周激励波形如图10所示。电流方向如图7或图8中箭头所示，实测灯电流波形如图11所示。

实施例一、二中，所述前级供电电路和HID电子镇流器的中央控制单元为现有技术，直接采用即可。

Claims

1.一种用于HID电子镇流器的后级驱动电路，它包括MOSFET、二极管、Buck电感、电容，其特征在于，所述MOSFET为四个，二极管和Buck电感均为两个，电容为一个高频滤波电容，分别记为第一MOSFET(S1)、第二MOSFET(S2)、第三MOSFET(S3)、第四MOSFET(S4)、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第一Buck电感（L1）、第二Buck电感（L2）、电容（C），第一二极管（D1）、第二二极管（D2）位于MOSFET体外，即第一二极管（D1）、第二二极管（D2）独立设置；所述第一MOSFET（S1）的一端、第四MOSFET（S4）的一端与第一Buck电感（L1）串联，第二MOSFET（S2）的一端、第三MOSFET（S3）的一端与第二Buck电感（L2）串联，所述第一Buck电感（L1）、第四MOSFET（S4）串联后与第一二极管（D1）并联，第一二极管（D1）的正极与第四MOSFET（S4）相连，负极与第一Buck电感（L1）相连，所述第二Buck电感（L2）、第三MOSFET（S3）串联后与第二二极管（D2）并联，第二二极管（D2）的正极与第三MOSFET(S3)相连，负极与第二Buck电感（L2）相连，HID灯的一端连接在第一Buck电感（L1）、第四MOSFET（S4）之间，另一端连接在第二Buck电感（L2）、第三MOSFET（S3）之间，HID灯还与电容（C）并联；

所述第一MOSFET（S1）、第二MOSFET（S2）、第三MOSFET（S3）、第四MOSFET（S4）的栅极分别与HID电子镇流器的中央控制单元连接，所述第一MOSFET（S1）、第二MOSFET（S2）的源极与中央控制单元连接；

所述第一MOSFET（S1）的漏极与第二MOSFET（S2）的漏极相连后与前级供电电路的输出端的正极连接，所述第四MOSFET（S4）的源极与第三MOSFET（S3）的源极相连后与前级供电电路的输出端的负极连接。