HID灯镇流器中UniFET II MOSFET的性能和效率

HID灯镇流器中UniFET IIMOSFET的效率

　　带混频全桥逆变器的HID(高强度气体放电)灯镇流器是一个很好的范例，证明了UniFET IIMOSFET在系统中的效率。

　　图6显示的是HID灯的功率控制模式。 HID灯镇流器的工作模式大体分为2种状态：瞬态和稳态。 在瞬态模式期间，灯阻抗会变得极低，灯电压因此也会变低，从而将灯电流限制在I_limit以下(图6)。 随着灯阻抗稳步上升，灯电压也会增大，而且工作模式将会从瞬态转变为 稳态。 在灯峰值电流低于I_limit之后，灯将会通过恒定功率控制模式驱动。 镇流器的运行必须符合上述时序。　　

　　图7显示的是HID灯镇流器的混频全桥逆变器。 在该图中，Q_a是点火开关，它可以生成使HID灯发光的脉冲高电压。 混频逆变器包含由MOSFET(Q₁和Q₂)和FRD(D₁~D₄)组成的高频引线以及由绝缘栅极双极晶体管(IGBT)(Q₃和Q₄)组成的低频引线。

　　由于灯在不发光情况下不应放电，因此需要由Q_a和变压器(T)组成的点火电路。 电源接通后，Q_a开始转换，然后极高的电压(超过3 kV)会通过T施加到灯的两极。

　　一旦灯通过高电压而开始发光，Q_a的转换便会停止，而且灯也通过混频全桥逆变器产生的低频方波交流电压发光。 在逆变器的输出级中，T的泄漏电感、电感(L)和电容(C)由低通滤波器(LPF)组成。

　　混频全桥逆变器的工作模式和主要波形如图8所示。 虽然逆变器的工作模式分为四种，但仅有两种模式交替重复。 因此，仅需考虑半周期的两种模式。 就半周期而言，低频引线中的一个IGBT保持导通状态，另一个IGBT保持关闭状态;而高频引线中的一个MOSFET在高频率条件下转换，另一个MOSFET保持关闭状态。　　

　　模式1 (DT)： 供电模式

　　在一个IGBT (Q4)保持导通状态且MOSFET(Q2)保持关闭状态的条件下，MOSFET (Q1)导通，输入电压(Vdc)提供能量，然后灯电流(ilamp)会流经MOSFET (Q1)、等效电感(Leq)、负载(Lamp//C)和IGBT (Q4)。 在模式1期间，等效电感的电压为：

　　模式2 {(1-D)T}： 续流模式

　　在一个IGBT (Q₄)保持在导通状态且MOSFET (Q₂)保持在关闭状态的条件下，MOSFET (Q₁)关闭，然后i_lamp会继续流经MOSFET(Q₂)的体二极管、等效电感(L_eq)、负载(Lamp//C)和IGBT (Q₄)。 在模式2期间，等效电感的电压为：

　　根据伏秒平衡定律，灯电压可由下式推导得出：