高气压放电光源由于气体放电电流密度大、发光亮度高，习惯上被称为高强度气体放电（high intensity discharge）灯，简称hid 灯，广泛应用于广场、码头、车间、道路等室外照明环境中，在当今照明系统中占有重要的地位。但hid 灯电子镇流器仍处于研制阶段，未能得到广泛应用。因此，在低压放电灯电子镇流器的基础上研制适用于hid 灯的高性能电子镇流器对hid 灯的推广具有重大的现实意义[1]，可以达到进一步节能和提高照明效果的目的。
由于hid 灯自身的负阻特性，决定了其必须和限流元件——镇流器相串联才能稳定工作[2]。为了减小在限流元件中的能量损耗，hid 灯一般采用不消耗有功功率的电抗性元件———电感做镇流器。本文讨论了hid灯电子镇流器中apfc电路的设计及实验结果。
1 apfc 电路的原理
apfc 电路置于桥式整流电路与滤波电解电容之间，实际上是一种dc- dc 变换器。apfc 电路主要有升压（boost）、降压、升压———降压和回扫四种类型。由于boost型apfc电路在一定的输出功率下可以减小输出电流，从而可以减小输出滤波电容的容值和体积，故在电子镇流器中被广泛采用[3]。
boost 型apfc 电路的基本原理如图1 所示，主要由apfc控制芯片、功率开关管vt1、升压电感器l1、升压二极管vd5、输出滤波电容c1 及反馈环路所组成，其核心是apfc 控制芯片。apfc 电路的工作原理是基于升压电感l1 的电流与电压之间的物理关系。
当开关管vt1 导通时，升压二极管vd5 截止，滤波电容c1通过负载放电。当vt1 由导通跃变为关断时，l1 产生的突变电势使vd5 正向偏置而导通，l1 中的储能经vd5 释放，对c1 充电。由于vt1 和vd5 交替导通，使整流电路输出电流经l1 连续流动。这就意味着整流二极管在交流电源电压的半个周期内，导通角趋于180°。apfc 电路一般都采用双环反馈控制方法。内环反馈的作用是将全波整流输出直流脉动电压（实质上就是交流输入电压） 通过r1、r2 组成的电阻分压器采样输入到apfc控制芯片，以保证l1 的电流时刻跟踪输入电压按正弦规律变化。通过l1 的三角形高频电流的峰值包迹波正比于输入交流电压，所以l1 的平均电流呈正弦波形，这就意味着电源输入电流也呈正弦波形。外环反馈用作apfc 电路输出直流电压的反馈控制。直流输出电压被检测后输入到apfc 控制芯片，芯片输出pwm驱动信号调节功率开关的占空比，以使输出电压稳定。
图2 示意了在vt1 的一个开关周期中电感电流的波形，它是一个线性上升、线性下降的三角波。在输入交流电压半周期内，输入电流将是一串峰值随输入电压变化的三角波。图3 为apfc 电路工作电压和电流的波形图，三角波电流的平均值是其峰值电流的一半，因此，它的波形是随输入电压按正弦变化而变化的。由于电路的输入平均电流波形与输入电压波形形状是相似的，又没有相移，电路的功率因数可以达到很高，而谐波失真很小。在采用有效的emi 滤波电路后，电路中高频开关信号的泄露很低，故其电流总谐波失真thd 一般不会超过10%。
2 电路设计
利用芯片l6561 作为控制器的boost 型apfc 电路如图4所示。
apfc 电路的工作频率随输入交流电压和负载的变化而变化。功率开关管vt1 的关断时间取决于apfc 直流输出电压与输入电压之间的差值。为保证工作频率不降至可听见的音频范围之内并保证电路稳定工作，一般要求apfc 电路输出电压至少比输入电压峰值高15%以上。对于220v 的交流输入电压，apfc 电路的直流输出电压一般为400v。
图4 中输入交流电经桥整流后变为310v 的直流电，作为boost 型apfc 电路的输入。电容c3 用作高频滤波，降低输入电流的谐波含量。电阻r1 和r2 构成电阻分压网络，用以确定输入电压的波形和相位，电容c4 与电阻r1 构成一个rc 滤波器，用以除去引脚3 的高频干扰信号。变压器t1 的主边用作升压电感，副边用来检测电感电流的过零信号，传递到芯片的引脚5。电阻r4 和二极管vd2 起到让mos 管vt1 慢导通快截止的功能。电阻r6 作为电感电流检测电阻，用以采样电感电流的上升沿（mos 管电流）。电阻r7 和r8 构成电阻分压网络，形成输出电压的负反馈回路。电容c5 连接于芯片引脚1 和引脚2 之间，形成电压环的补偿网络。
3 实验结果
图5 给出了交流过零信号（l6561 引脚5）与开关管栅极驱动信号（l6561 引脚7）的实测波形图，下图为交流过零信号，上图为开关管栅极驱动信号。从图中可以看出当过零信号为零时，开关管导通。图6 给出apfc 电路的输出电压（400v）实测波形，从图中可以看出，虽然波形存在一定的纹波，但输出电压稳定，达到了设计要求。
随着数字技术和数字控制芯片的不断完善和发展，数字化控制在电子镇流器中的应用正越来越显示其优越性。得益于数字控制电路的强大功能，我们能够在不增加其它电路的基础上增加多项控制功能，使得采用一块数字控制芯片通过编程就能够完成调光、开路保护、短路保护、启动时序控制、恒功率控制、声谐振抑制、寿命检测、点火信号控制等一系列功能，因此电路结构更为简单，集成度更高，可靠性也可以相应地得到提高。
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