1 電路描述
電路的結構框圖如圖1所示。

1.l 電路工作模態(tài)的分析
S1、S2的門極信號如圖2所示。當S1工作于高頻狀態(tài)時，S2被斷開。此時，電路等效于一個Buck電路，S1相當于主功率開關，而S2的體二極管相當于Buck的二極管。兩個開關管的工作狀態(tài)會以400Hz的一個頻率交替變化。這樣，就可以得到一個低頻的方波電流輸出供給燈。

二極管關斷時存在一個反向恢復問題，這會大大增加器件的開關損耗。為了避免這種情況的發(fā)生，我們讓電路工作在電流斷續(xù)狀態(tài)下。圖3是逆變級Buck電感電流的狀態(tài)示意圖。

當S1工作于高頻狀態(tài)而S2斷開時，電路工作于3種工作模式。

1.l.l 模式1
S1開通，電流流過C1、S1、Rs、燈、點火電感和Lc圖4是這種模式的等效電路圖。其中點火電感的電感量遠遠小于電感L的電感量，假設電容C上的電壓在每個開關周期中保持不變，電感L上的電壓VL為

l.1．2 模式2
S1斷開。由于電感電流不能突變，電流流過Rs、燈、點火電感、L、C2和D2o。圖5是此種模式的等效電路圖。電感L的電壓為

1.1．3 模式3
S1仍然處于斷開狀態(tài)。但是電感￡的電流降為零。此時，電容C給燈提供能量，電流流過C、Rs、燈和點火電感。圖6是此種工作模式的等效電路圖。假設電容足夠大，電容上的電壓保持不變，我們能夠從式(1)、式(2)中得到輸出的燈電壓為

式中：系數(shù)k1與電感電流下降時間有關，在圖3中有著明確的表示。

當S1斷開，S2工作于高頻開關狀態(tài)時，電路的工作過程基本上和上面的分析一致。

根據上面的分析，在每半個低頻周期內半橋逆變電路可以等效為一個Buck降壓電路。從而一個半橋逆變電路既可以提供給燈一個合適的T作電壓又能使燈工作于低頻方波狀態(tài)。

1.2 閉環(huán)控制
因為金鹵燈的負阻特性，為此我們控制鎮(zhèn)流器的輸出呈現(xiàn)為電流源的特性，以保證燈的穩(wěn)定工作。圖7是半橋電路的控制方法框圖。通過Rs采樣燈電流。采樣電阻Rs上的電壓是一個低頻的方波信號。首先通過運放l把這個信號放大，然后經過一個整流電路把這個交流的方波信號整流成直流，再經過RC濾波后進行PI調節(jié)，調節(jié)輸出為一個恒流源?？梢娺@種控制方法等效于DC／DC的控制方法，簡單且有效。

1.3 電流過沖
但是，這個電路存在一個嚴重問題就是在每個輸出電流換向的瞬間會有很大的電流過沖。這樣的尖峰電流會大大降低燈的使用壽命。本文提出了一種簡單有效的方法克服這個問題。

圖8是半橋驅動門極信號的產生電路，其中的D觸發(fā)器、兩個與門和兩個或非門組合在一起用來減小驅動信號的占空比。而這個功能由控制腳(CP)來控制，當CP為高時，驅動的占空比就可以減小為大約原來的一半。這樣我們就可以在每個輸出電流換向的瞬間給CP一個高電平，減小驅動的占空比，以大大減小甚至消除過沖電流。圖9為一個簡單CP控制信號的產牛電路。圖10為腳CP信號與低頻逆變信號的時序圖。

2 實驗結果
采用上述控制方法的一個70W金鹵燈電子鎮(zhèn)流器樣機已經完成。電路主要參數(shù)如下。
L=380 μH；
C=1μF；
Vo=200V；
fh=100 kHz；
f1=400Hz。

其中：fh為半橋電路驅動的高頻和低頻頻率；
f1為半橋電路驅動的低頻頻率。

圖11顯示了輸出電流換向時驅動信號的變化。圖12為輸出電流換向時電感電流的變化，可以看到電流的過沖相當小。圖13為點火脈沖，由于點火是在低頻情況下進行，所以點火成功率很高。圖14為燈正常工作時的電流和電壓波形，可以看出燈電流基本沒有電流過沖的情況發(fā)生。整機效率約為90％，波峰系數(shù)為1．1。

3 結語
本文提出了一種用于兩級低頻方波金鹵燈電子鎮(zhèn)流器的新型控制方法。它調節(jié)輸出為恒流源，保證了燈的穩(wěn)定運行。同時克服了電路存在的電流過沖問題。相比與傳統(tǒng)的3級低頻方波電子鎮(zhèn)流器，這種電路和控制方法簡單而有效。