臺灣博碩士論文加值系統

本文研製Modified SEPIC功因修正之複金屬燈電子安定器，以提供高電壓輸入場所使用。安定器電路架構主要分為三級：第一級為Modified SEPIC型功因修正電路，電路的特性為：(1)輸入電感電流連續性、(2)元件少且架構簡單、(3)具ZCS切換降低導通損失、(4)利用兩個電容的電壓分散，降低後級電路開關應力。第二級為降壓型功率控制電路，採用定功率機制維持燈管穩態恆定功率。點火電路採用倍壓並聯點燈，減少點火電路穩態的導通損失。第三級則採用全橋換流器，提供一燈管驅動交流低頻方波，避免音頻共振產生。最後實際製作一具480 Vac之100 W高壓氣體放電燈安定器，驗證其可行性。

This thesis works focus on high input AC voltage electronic ballast with modified SEPIC type PFC for high intensity discharge (HID) lamp. A modified SEPIC Power factor corrector (PFC) was used as the front end. The circuit characteristics include: (i) continuous input current, (ii) few component counts and simple control, (iii) zero current switching soft switching, (iv) lower output DC voltage to reduce second stage power voltage stress. The buck converter was selected as constant output source to provide lamp power. Igniter adopts double-voltage concept to reduce igniter conduct loss. The full bridge inverter provides a low-frequency AC square-wave lamp current, which is essential for avoiding acoustic resonance in HID lamps. A 480 Vac 100 W prototype ballast was built. Simulations and experimental results have verified the feasibility of the proposed electronic ballast.

目 錄
頁次
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2論文大鋼 3
第二章 高壓氣體放電燈發光原理與特性 5
2-1氣體放電燈發光原理 5
2-1-1弧光放電 5
2-1-2金屬鹵化物循環 8
2-2發光特性 9
2-2-1氣體放電燈電壓-電流特性 10
2-2-2氣體放電燈負電組特性 12
2-3音頻共振與解決方法 16
2-4高壓氣體放電燈種類與比較 19
2-4-1 高壓水銀燈 20
2-4-2 高壓鈉燈 20
2-4-3 複金屬燈 21
2-4-4 超高壓水銀燈 22
2-4-5 汽車氙燈 23
第三章 複金屬燈電子安定器系統架構介紹與設計 25
3-1 電子安定器系統架構 25
3-2 功因修正電路介紹 27
3-2-1 主動功因修正電路特性 29
3-2-2 操作分析 34
3-2-3 修正電路電氣參數設計 39
3-3 直流轉換器 44
3-3-1 降壓型轉換器動作原理 44
3-3-2 轉換器設計 51
3-4 低頻全橋換流器 53
3-5 倍壓點火電路 55
第四章 控制電路與保護電路規劃 60
4-1 定功率介紹 60
4-1-1 定功率控制 60
4-2 單晶片微處理器簡介 65
4-2-1 單晶片控制流程 68
第五章 硬體電路製作與量測結果 70
5-1 硬體電路製作 70
5-1-1 SEPIC主動功因修正電路 71
5-1-2 降壓型轉換器 72
5-1-3 倍壓點火電路 74
5-2 硬體量測結果 74
第六章 結論與未來研究方向 80
6-1 結論 80
6-2 未來研究方向 80
參考文獻 82
個人簡歷 89

圖 目 錄
頁次
圖2-1 氣體放電燈結構示意圖 5
圖2-2 湯森雪崩效應 6
圖2-3 氣體放電燈示意圖(a)直流型驅動 (b)交流型驅動 8
圖2-4 金屬鹵化物循環 9
圖2-5 氣體放電燈電壓-電流特性曲線 12
圖2-6 氣體放電燈負電阻特性曲線 13
圖2-7 氣體放電燈等效阻抗特性曲線 15
圖3-1 複金屬燈電子安定器電路方塊圖 26
圖3-2 複金屬燈電子安定器基本架構 26
圖3-3 本文的主動功因修正電路 31
圖3-4 L6561內部方塊圖 32
圖3-5 L6561內部控制迴路 33
圖3-6 電感電流與輸入平均電流 34
圖3-7 Modified SEPIC轉換器電路 34
圖3-8 開關Q與二極體D1導通等效電路 35
圖3-9 開關Q截止、二極體D1與D2導通等效電路 36
圖3-10 開關Q與二極體D1截止等效電路 36
圖3-11 開關Q與二極體D1及D2均截止等效電路 37
圖3-12 Modified SEPIC Converter各功率元件電壓波形 38
圖3-13 Modified SEPIC Converter各功率元件電流波形 39
圖3-14 Modified SEPIC功因修正器 40
圖3-15 降壓型轉換器基本架構 45
圖3-16 轉換器(a)開關導通等效電路 (b) 開關截止等效電路 46
圖3-17 連續導通模式 47
圖3-18 不連續導通模式 49
圖3-19 邊界導通模式 50
圖3-20 全橋式換流器電路 53
圖3-21 本文全橋式換流器之應用電路 54
圖3-22 倍壓點火啟動電路 (a)串聯方式 (b)並聯方式 56
圖3-23 兩級串聯升壓點火電路 58
圖3-24 多級串聯升壓點火電路 57
圖3-25 單級倍壓點火電路 59
圖4-1 轉換器與定功率示意圖 61
圖4-2 定功率控制之電路方塊圖 62
圖4-3 輸出電壓對輸出功率特性曲線圖 64
圖4-4 PIC-12F675內部架構圖 66
圖4-5 微處理器的控制介面方塊 67
圖4-6 保護電路控制方塊流程圖 69
圖5-1 複金屬燈電子式安定器 70
圖5-2 輸入480 Vac之vin與iin波形 75
圖5-3 輸入480 Vac之vin與iLp波形 75
圖5-4 市電電壓vin與橋式整流後電壓電壓Vin波形 76
圖5-5 模擬降壓型轉換器電感電流IL與開關VDS電壓波形 77
圖5-6 降壓型轉換器電感電流變化與開關上的電壓波形 77
圖5-7 串聯型倍壓點火電路 78
圖5-8 暫態燈管電壓VLamp及燈管電流ILamp變化波形 79
圖5-9 穩態燈管電壓VLamp及燈管電流ILamp變化波形 79


表 目 錄
頁次
表2-1 高壓氣體放電燈光源特性及應用場所比較 19
表3-1 串聯與並聯點火電路優缺點比較 57
表5-1 功因修正電路實測數據 76
表5-2 滿載時各諧波成份 76

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