PHILIPS(双BUCK拓补)2级 HID BALLAST剖析-LED/照明设计-世纪电源网社区

btclass

btclass
离线
LV6
高级工程师

积分：1648
|
主题：7
|
帖子：423

积分:1648

LV6

高级工程师

2011-8-25 09:21:34

全面对PHILIPS的简化版2级HID BALLAST进行了学习和解剖，总结了一些心得。
PHILIPS的工艺没法说，磁材用的是VOGT，超级强，70W的PFC BOOST电感竟然用加厚的EE16（16*8.3*8.3），很强。
匝比76:6 电感量600uh 气隙0.7mm。实测可以短时输出90W功率。
BUCK电感用的是EE25(25*11*12.8),感量650uh，气隙2mm。实测最大饱和峰值电流6A。
专用芯片包含3比较器，1运放。若干恒流源用来对外部电容充放电来实现各种时隙。
PWM输出最大脉冲28US，无ZCD反馈时候200US重启PWM。低频频率150HZ。这些都是上述恒流源来比较产生的。
由于全面实现软开关，工作频率是不固定的，一般来说，70W BALLAST 在灯泡工作稳定时候工作频率在50KHZ左右。
上关键波形示意图，这个才是PHILIPS的核心：

红色：半桥中点电压
黄色，上下管驱动电压
绿色，BUCK电感电流
绿色：150HZ低频切换电压

PHILIPS的独特之处在于低频切换的时隙处理，很绝妙。可以实现任何时候的软开关。
在准备切换之前的一个PWM结束时候T0，延时1.5US，T1马上进行低频切换，同时也打开半桥另一个MOS管。
因为PWM一结束，续流DIODE（MOS的背DIODE）马上导通，此时刻此MOS由于DIODE的钳位作用，是0电压，所以延时1.5US开通此管，肯定是0电压开通。
当续流作用完毕时候，此MOS继续开用，BUCK电感电流由0继续反向上升，到峰值时候关断，进入下一个PWM周期。
未完，待续。。。后面还有PHILIPS的控制不足方面，PCB layout不足，也是缺陷之说。
小弟发此贴是为了吸引大佬出来一起讨论此拓补结构，打破PHILIPS的神话，设计出自己特色的产品。
小弟破析此产品结构花了半年多时间，在电源网上，竟然没人理我，一怒之下，来到21电源安家算了。

收藏0

		2 myh2008 myh2008 离线 LV6 高级工程师积分：951 \| 主题：141 \| 帖子：179 访问空间发消息积分:951 LV6 高级工程师 2011-8-25 14:42:19
		期待兄弟后续回复 \| 举报 \|

		3 myship02 myship02 离线 LV7 版主积分：8471 \| 主题：88 \| 帖子：3542 访问空间发消息积分:8471 版主 2011-8-25 14:54:39
		,强烈支持，要好好分析一下。。 EE16能搞70W？？回复 \| 举报 \|

		4 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-8-25 18:41:14
		PHILIPS高低频切换波形：功率拓补部分电路： VREC_AUX信号包含峰值电流信号和ZCD（0电压检测）。通过RC积分来模拟峰值电流。回复 \| 举报 \|

		5 bigbigeasy bigbigeasy 离线 LV6 高级工程师积分：918 \| 主题：0 \| 帖子：325 访问空间发消息积分:918 LV6 高级工程师 2011-8-25 20:43:50
		以前公司用6562做的2级hid驱动没仔细看过。回复 \| 举报 \|

		6 smps007 smps007 离线 LV6 高级工程师积分：420 \| 主题：2 \| 帖子：28 访问空间发消息积分:420 LV6 高级工程师 2011-8-29 17:00:33
		请教楼主philips这款方案与普通三级有何优势？1.5uS是如何实现的？估计这款EB的成本多少？（可以不含主芯片)? 回复 \| 举报 \|

			7 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-8-29 19:26:33
			成本低。比3级少了3颗MOS，和一颗快恢复DIODE。 PHILIPS主要得益于有专用IC，单芯片完成控制。我也做了一款单芯片方案，电路非常简洁。成本50多，含全部BOM生产成本。回复 \| 举报 \|

				8 smps007 smps007 离线 LV6 高级工程师积分：420 \| 主题：2 \| 帖子：28 访问空间发消息积分:420 LV6 高级工程师 2011-8-30 16:15:16
				既然是卖方案就不要藏着掖着，讲讲你的芯片比PHILIPS的好在哪里？你说PHILIPS有缺陷，都是什么缺陷呢？可能就是贴片器件太多了吧。你的原理图好像都画错了哦。成本50多也算一般吧。。。回复 \| 举报 \|

					9 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-8-30 23:37:20
					我操！我什么时候说过卖方案？有本事我们来讨论技术，不要JJYY的回复 \| 举报 \|

						11 smps007 smps007 离线 LV6 高级工程师积分：420 \| 主题：2 \| 帖子：28 访问空间发消息积分:420 LV6 高级工程师 2011-9-2 11:03:52 倒数9
						脾气不小啊，说你电路图画错了，还说我JJYY？这颗芯片的原理我知道一二，希望能和你讨论。回复 \| 举报 \|

					10 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-8-30 23:50:59 倒数10
					是你在问成本，我就回复了一下，你还JJYY的。哥们请不要一身铜臭。去年我们买了500多台PHILIPS镇流器，不良有10来台。现象是开机即烧半桥。引起了我的兴趣，想找明原因。查阅了很多资料，现在有些心得，就放出来大家讨论。本来半桥双BUCK是个新技术，涉及器件选型，时序控制，软开关控制等方面，讲究点很多。誰知道没人来参与讨论技术方面，却引来其它渣渣事，纠结得很回复 \| 举报 \|

						12 smps007 smps007 离线 LV6 高级工程师积分：420 \| 主题：2 \| 帖子：28 访问空间发消息积分:420 LV6 高级工程师 2011-9-2 11:05:59 倒数8
						你去买两颗Philips用的07N60CFD，看看价格多少？成本压力大啊！开机烧半桥，是否是启动电压过冲较高引起的？回复 \| 举报 \|

							13 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-9-2 11:36:29 倒数7
							图的确是画错，电容应该接在电阻之前。不一定非用07N60CFD，小弟不是抄板抄元件，呵呵。带快恢复背DIODE MOS目前比较多。飞兆的Ultra FRFET系列价格不高，货源足。 PHILIPS开机烧半桥，的确是启动时候PFC电压500V比较高，实测启灯瞬间BUCK电感峰值电流会出现饱和现象。如果出现跳灯现象，可能就会出现不良。回复 \| 举报 \|

								14 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-9-2 11:59:05 倒数6
								我做的控制模式，在PWM高电平中间进行切换，然后保证一个Toff时间，忽略第一个ZCD谷底信号，在ZCD信号波峰时刻开通，这样可以保证软开关，同时也限制了切换时候的峰值电流。蓝色是同步信号。（灯启动完毕的波形）回复 \| 举报 \|

									15 btclass btclass 离线 LV6 高级工程师积分：1648 \| 主题：7 \| 帖子：423 访问空间发消息积分:1648 LV6 高级工程师 2011-9-2 12:11:54 倒数5
									这张图是上半桥到下班桥的切换波形图：蓝色是VREC_AUX信号(冷启动时候波形) 回复 \| 举报 \|

										16 CDM CDM 离线 LV4 初级工程师积分：392 \| 主题：0 \| 帖子：63 访问空间发消息积分:392 LV4 初级工程师 2011-9-16 22:52:03 倒数4
										PHILIPS的电源确实做到不错啊小弟以前也看过，电路设计的很巧妙。效率也做得很高。回复 \| 举报 \|

											17 leeliang2001 leeliang2001 离线 LV6 高级工程师积分：880 \| 主题：10 \| 帖子：169 访问空间发消息积分:880 LV6 高级工程师 2011-9-28 11:52:02 倒数3
											如何巧妙法呢？回复 \| 举报 \|

jianweijs

jianweijs
离线
LV2
本网技师

积分：102
|
主题：0
|
帖子：1

积分:102

LV2

本网技师

2012-1-3 00:46:11
倒数2

“很欣赏PHILIPS(双BUCK拓补)2级 HID BALLAST剖析”今帖上一款小功率HID电子镇流器的图文与同仁们共勉，这篇论文在我的博文里存档了，密友如果感兴趣可以看看哦。
电子镇流器作为一种节能照明电器，已成为实施绿色照明的重点内容之一。由于小功率金属卤化物灯（以下简为HID）具有比大功率HID更为密集和频带和更宽的声谐振频谱，使高频工作的HID会遭遇严重的声谐振问题，采用低频方波电压来驱动HID是最好的解决方法, 因此用于小功率HID的电子镇流器一直存在较高的技术门槛。

目前国内广泛采用三级式全桥功率变换的金卤灯电子镇流器由于存在转换效率低、温升高，再加上MOS功率器件工作于硬开关状态的高应力和控制方案不完善，降低了稳定性和靠性，给生产和应用带来一系列棘手的难题。因此，国内能够年产30万只小功率HID电子镇流器的企业屈指可数，难以形成核心竞争力。

早在2008年PHLIPUS开始帅先设计开发出二级式 D-Buck (双BUCK)拓朴的HID电子镇流器投放市场。现今采用该方案的产品以其优异性能和450万只35W-70W的HID电子镇流器的年产量占据了国内巨大的市场份额。

国内业界曾一度兴起研究和设计高信价比，高可靠性新方案的热潮。本文所述的以微型计算机（MCU）为核心控制技术的二级式(双BUCK) 软开关技术方案的HID电子镇流器，比PHLIPUS全硬件二级式(双BUCK)方案具有更高的效率和更低的生产成本，可靠性和稳定性得到了极大的提高。

下图就是以微型计算机（MCU）为核心控制技术的二级式(双BUCK) 软开关技术方案的HID电子镇流器已经成功应用到小功率（20W—150W）金属卤化物灯电子镇流器中，达到了金属卤化物灯正常工作的要求。双Buck准方波谐振功率变换器的特点是电感电流始终连续,开关管承受的电压应力等于电源电压,所有的半导体开关器件都在零电压的条件下开通。由于功率开关管的寄生参数中本身包含漏源极间等效电容,因此在此准方波谐振电路中使用适当的功率开关管,则可以不附加任何辅助器件实现软开关。所以此电路对功率开关管的寄生参数要求不高,允许较大的寄生电容，使产品的性价比得到较大的提高，70W的HID 电子镇流器的材料成本有望降到RMB40元左右，产品的平均无故障时间（MTBF）可达50000小时以上。
该方案的缺点是功率开关管流过的峰值电流比较大,环流能量较大。在250W以上更大功率应用上还须进一步进行研究。（待续）

六．技术性能参数：

1．符合的相关标准

GB19510.1-2009 《灯的控制装置第1 部分：一般要求和安全要求》

GB19510.13-2007 灯的控制装置第13 部分：放电灯（荧光灯除外）用直流或交流电子

镇流器的特殊要求（IEC 61347-2-12:2005,IDT）；

GB 17625.1-2003 《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》；

GB/T 17743-2007 《电器照明和类似的无线电骚扰特性的限值和测量方法》

GB/T 13259 《高压钠灯（GB/T 13259-2005, IEC 60662:2002.NEQ）》

IEC 61167:1998 《金属卤化物灯（Single ended metal-halide lamps）》

IEC 61410:1973 《计数检查抽样方案和程序(Sampling plans and procedures for

inspection by attributes)》

2. 启动性能

将镇流器的输出开路，按图2 所示的线路进行连接，测量启动电压值应符合表1 的要求。
启动性能参数表（表1）

镇流器额定输出功率（W）	启动电压最小值峰值(KV)	启动电压最大值峰值(KV)	启动时间最大值（秒）	再启动间隔时间最小值（秒）	再启动次数（次）
20	1.3	2.5	12	120	4
35	1.5	3.5	12	120	4
70	1.8	4.0	12	120	4
≥150	2.4	4.5	12	120	4

3. 线路功率因数

当镇流器在额定工作状态下与基准灯一起工作时，所测得的功率因数应与标称值的误差应

不大于0.05；

4.电源电流

当镇流器在额定工作状态下与基准灯一起工作时，所测得的电源电流与镇流器上标示值或

说明书中规定的值的误差应不劣于±10%；

5. 流明系数

6.线路总功率
当镇流器在额定工作状态下与基准灯一起工作时，线路总功率应不大于表2 所列值的110%
镇流器线路总功率限值（表2）

[table=444][tr][td=1,1,156]镇流器额定输出率（W）
[/td][td=1,1,144]线路总功率(W）
[/td][td=1,1,144]效率 %
[/td][/tr][tr][td=1,1,156] 20
[/td][td=1,1,144] 24
[/td][td=1,1,144] ＞83
[/td][/tr][tr][td=1,1,156] 35
[/td][td=1,1,144] 38
[/td][td=1,1,144]

＞91

[/td][/tr][tr][td=1,1,156]70
[/td][td=1,1,144] 76
[/td][td=1,1,144]

＞92

[/td][/tr][tr][td=1,1,156]150
[/td][td=1,1,144] 160
[/td][td=1,1,144]

		19 xinhurenfengsl xinhurenfengsl 离线 LV6 高级工程师积分：1569 \| 主题：23 \| 帖子：205 访问空间发消息积分:1569 LV6 高级工程师最新回复 2013-3-4 16:14:32 倒数1
		怎么更新了一半就没有了啊回复 \| 举报 \|