HID燈鎮(zhèn)流器中UniFET II MOSFET的性能和效率

　　HID燈鎮(zhèn)流器中UniFET II MOSFET的效率

　　帶混頻全橋逆變器的HID(高強(qiáng)度氣體放電)燈鎮(zhèn)流器是一個(gè)很好的范例，證明了UniFET II MOSFET在系統(tǒng)中的效率。

　　圖6顯示的是HID燈的功率控制模式。 HID燈鎮(zhèn)流器的工作模式大體分為2種狀態(tài)：瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)。 在瞬態(tài)模式期間，燈阻抗會(huì)變得極低，燈電壓因此也會(huì)變低，從而將燈電流限制在I_limit以下(圖6)。 隨著燈阻抗穩(wěn)步上升，燈電壓也會(huì)增大，而且工作模式將會(huì)從瞬態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?穩(wěn)態(tài)。 在燈峰值電流低于I_limit之后，燈將會(huì)通過(guò)恒定功率控制模式驅(qū)動(dòng)。 鎮(zhèn)流器的運(yùn)行必須符合上述時(shí)序?！　?/p>

 

　　圖7顯示的是HID燈鎮(zhèn)流器的混頻全橋逆變器。 在該圖中，Q_a是點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，它可以生成使HID燈發(fā)光的脈沖高電壓。 混頻逆變器包含由MOSFET(Q₁和Q₂)和FRD(D₁~D₄)組成的高頻引線以及由絕緣柵極雙極晶體管(IGBT)(Q₃和Q₄)組成的低頻引線。

　　由于燈在不發(fā)光情況下不應(yīng)放電，因此需要由Q_a和變壓器(T)組成的點(diǎn)火電路。 電源接通后，Q_a開(kāi)始轉(zhuǎn)換，然后極高的電壓(超過(guò)3 kV)會(huì)通過(guò)T施加到燈的兩極。

　　一旦燈通過(guò)高電壓而開(kāi)始發(fā)光，Q_a的轉(zhuǎn)換便會(huì)停止，而且燈也通過(guò)混頻全橋逆變器產(chǎn)生的低頻方波交流電壓發(fā)光。 在逆變器的輸出級(jí)中，T的泄漏電感、電感(L)和電容(C)由低通濾波器(LPF)組成。

　　混頻全橋逆變器的工作模式和主要波形如圖8所示。 雖然逆變器的工作模式分為四種，但僅有兩種模式交替重復(fù)。 因此，僅需考慮半周期的兩種模式。 就半周期而言，低頻引線中的一個(gè)IGBT保持導(dǎo)通狀態(tài)，另一個(gè)IGBT保持關(guān)閉狀態(tài);而高頻引線中的一個(gè)MOSFET在高頻率條件下轉(zhuǎn)換，另一個(gè)MOSFET保持關(guān)閉狀態(tài)?！　?/p>

 

　　模式1 (DT)： 供電模式

　　在一個(gè)IGBT (Q4)保持導(dǎo)通狀態(tài)且MOSFET(Q2)保持關(guān)閉狀態(tài)的條件下，MOSFET (Q1)導(dǎo)通，輸入電壓(Vdc)提供能量，然后燈電流(ilamp)會(huì)流經(jīng)MOSFET (Q1)、等效電感(Leq)、負(fù)載(Lamp//C)和IGBT (Q4)。 在模式1期間，等效電感的電壓為：
         
　　模式2 {(1-D)T}： 續(xù)流模式

　　在一個(gè)IGBT (Q₄)保持在導(dǎo)通狀態(tài)且MOSFET (Q₂)保持在關(guān)閉狀態(tài)的條件下，MOSFET (Q₁)關(guān)閉，然后i_lamp會(huì)繼續(xù)流經(jīng)MOSFET(Q₂)的體二極管、等效電感(L_eq)、負(fù)載(Lamp//C)和IGBT (Q₄)。 在模式2期間，等效電感的電壓為：
       
　　根據(jù)伏秒平衡定律，燈電壓可由下式推導(dǎo)得出：