專利名稱：高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及連接放電燈和電源的鎮(zhèn)流器，特別是用于高強(qiáng)度氣體放電燈(HID)中的高壓鈉燈、金屬鹵化物燈的電子鎮(zhèn)流器。
目前絕大多數(shù)高強(qiáng)度氣體放電燈都是配用電感式鎮(zhèn)流器加觸發(fā)器。主要缺點(diǎn)是功率因數(shù)低(0.4～0.5)、啟動(dòng)電流大(1.6～1.7倍額定電流)、笨重且本身功耗大、燈頻閃、適應(yīng)電源范圍窄(202～233V)。雖然見有高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的專利報(bào)道，如英國(guó)專利GB2265773A(50W)，歐洲專利EP595414A2(100W)，美國(guó)專利US5381076(32W)等，但仍未能進(jìn)入實(shí)用化階段。
電子鎮(zhèn)流器的基本功能是能夠點(diǎn)燈，這功能包含兩個(gè)方面的意義一是觸發(fā)啟動(dòng)；二是限制電流，保證穩(wěn)定的點(diǎn)燃。HID燈電子鎮(zhèn)流器未能像熒光燈電子鎮(zhèn)流器那樣廣泛普及。其重要原因是沒有有效的解決HID燈“音頻諧振”現(xiàn)象。HID燈在高頻電源供電下，出現(xiàn)電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由發(fā)光管內(nèi)的音頻諧振引起的，輕則使燈光抖動(dòng)并產(chǎn)生噪音，重則熄弧及燒毀燈管。
本實(shí)用新型的目的是提供一種解決音頻諧振的電子鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型包括a、濾波器用于將電源的正弦波進(jìn)行濾波處理；b、整流器用于將濾波器送來的電源信號(hào)進(jìn)行整流處理c、有源功率因數(shù)校正(APFC)電路輸入脈動(dòng)直流電壓，用于產(chǎn)生直流電源、并對(duì)電容充電使其達(dá)到所需電壓值；d、壓控振蕩器用于產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；e、高頻變換電路(也稱半橋逆變電路)接受壓控振蕩器的調(diào)頻信號(hào)，用于產(chǎn)生頻率變化的開關(guān)信號(hào)；
f、高壓點(diǎn)火電路用于產(chǎn)生高壓脈沖信號(hào)。
其中濾波器的輸入端與電源連接，濾波器的輸出端與整流器的輸入端連接，整流器的正輸出端與有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的輸入端連接，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的電源輸出端分別與壓控振蕩器、高頻變換電路的電源輸入端連接，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的另一端輸出端與高壓點(diǎn)火電路的輸入端連接，高頻變換電路的輸出端與高壓點(diǎn)火電路的輸入端連接，高壓點(diǎn)火電路的輸出端外接負(fù)載。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1、鎮(zhèn)流器本身具有功率因數(shù)校正、觸發(fā)啟動(dòng)及鎮(zhèn)流功能；2、啟動(dòng)電流小于工作電流，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，使用方便；3、減少鎮(zhèn)流器損耗，提高發(fā)光效率，減輕鎮(zhèn)流器重量；4、采用“自動(dòng)頻移”控制方法，消除音頻諧振現(xiàn)象，大大延長(zhǎng)燈泡的使用壽命；5、功率因數(shù)大于0.995，燈電流波峰比小于1.7。
附

圖1為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
附圖2為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的原理圖。
參見圖1，電源1經(jīng)電磁干擾(EMI)濾波器2、全橋整流器3、有源功率因數(shù)校正(APFC)電路4、壓控振蕩器5、高頻變換器電路6、點(diǎn)火電路7，驅(qū)動(dòng)半橋逆變電路中兩個(gè)功率開關(guān)MOSFET(M2,M3)，給HID燈(LAMP)提供高頻電源。
本實(shí)用新型更為詳細(xì)的電路如圖2所示。
濾波器由電容(C1、C2、C3、C4)、電感器(T1、T2)構(gòu)成，整流器由全橋整流電路B1構(gòu)成，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路由電感器T3、有源功率因數(shù)校正(APFC)模塊、功率開關(guān)M1、快恢復(fù)整流二極管D10、電阻(R7、R8、R9)構(gòu)成，壓控振蕩器選用模塊VCO構(gòu)成，高頻變換電路由高頻變換器PWM、功率開關(guān)(M2、M3)構(gòu)成，高壓點(diǎn)火電路由電解電容C17、電容(C13、C14)、電感器T4、電阻(R15、R16)、硅雙向開關(guān)(SIDAC)構(gòu)成。
市電經(jīng)短路保護(hù)用熔斷器F1，過壓保護(hù)用壓敏電阻RV及由電容(C1、C2、C3、C4)、電感(T1、T2)組成的電磁干擾(EMI)濾波器，濾除傳導(dǎo)干擾。經(jīng)全橋整流電路B1整流，在C5兩端獲得脈動(dòng)直流電壓。經(jīng)由電感器T3輸入到有源功率因數(shù)校正(APFC)模塊的輸入腳(2、3)，在模塊(APFC)的電源輸出端(4)輸出15V直流電源電壓到壓控振蕩器(VCO)的電源輸入端(20)、高頻變換器(PWM)的電源輸入端(200)，并通過模塊(APFC)的旁側(cè)電路，功率開關(guān)M1、快恢復(fù)整流二極管D10、電阻(R7、R8、R9)在電解電容C17兩端獲得穩(wěn)定的400V直流電壓，并產(chǎn)生與交流輸入電壓趨于同相位的正弦電流，獲得0.995以上的高功率因數(shù)。模塊(APFC)的輸出腳6輸出交變的電壓控制信號(hào)，到壓控振蕩器(VCO)的信號(hào)輸入端(10)，壓控振蕩器(VCO)的信號(hào)輸出端(30)輸出調(diào)頻信號(hào)到高頻變換器(PWM)的信號(hào)輸入端(100)，高頻變換器(PWM)的輸出端(300、500)接功率開關(guān)(M2、M3)，高頻變換器(PWM)的輸出端(400)通過電容(C13)外接負(fù)載，功率開關(guān)(M2、M3)的輸出端接高壓點(diǎn)火電路的電阻(R15)、電容(C13、C14、C17)、電感器(T4)，高壓點(diǎn)火電路中，硅雙向開關(guān)(SIDAC)外接電阻(R16)、電感器(T4)，高頻變換電路的作用是將400V直流電壓，轉(zhuǎn)換為高頻開關(guān)電壓，通過電容C13、電感器T4為HID燈提供工作電源，通過電阻R15、R16、電容C14、硅雙向開關(guān)(SIDAC)、電感器T4提供高壓脈沖信號(hào)。
本實(shí)用新型實(shí)施例參見圖2，以250W高壓鈉燈電子鎮(zhèn)流器實(shí)施例說明如下市電經(jīng)4A熔斷器F1、10D471壓敏電阻RV，通過C1=C2、T1=T2、C3=C4組成的電磁干擾(EMI)濾波器濾波及由4只1N5408整流二極管組成的全橋整流電路B1整流，在C5(1μF)兩端產(chǎn)生300V直流脈動(dòng)電壓，此電壓進(jìn)入模塊(APFC)，啟動(dòng)有源功率因數(shù)校正，由電感器T3(818μH)、模塊(APFC)、功率開關(guān)M1(IRFP450)、D10(MUR460)、電解電容C17(220μF/450V)、電阻R7(0.25Ω/5W)、R9(10KΩ1/4W)，R8(1.6M1/2W)，組成有源校正電路，產(chǎn)生高于0.995的功率因數(shù)，并在電容C17兩端產(chǎn)生穩(wěn)定的400V直流電壓。模塊(APFC)同時(shí)產(chǎn)生15V左右的直流電壓為壓控振蕩器(VCO)、高頻變換器(PWM)提供電源。模塊(APFC)輸出的低頻交流電壓控制信號(hào)給壓控振蕩器(VCO)，高頻變換器PWM主振蕩頻率約為25kHz，輸出占空比約為50％高頻開關(guān)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)(M1、M2)，由于壓控振蕩器(VCO)輸出調(diào)頻信號(hào)，迭加于高頻變換器電路的振蕩回路，使高頻變換電路輸出頻率變化的開關(guān)信號(hào)，從而消除了音頻諧振現(xiàn)象。
開關(guān)信號(hào)通過聚丙烯電容C13(2.2μF/400V)，扼流電感線圈T4(350μH)，為高壓鈉燈泡提供高頻開關(guān)電源，電容C17兩端的直流電壓400V通過R15(300KΩ1/2W)、R16(200KΩ/2W)，對(duì)C14(1μF/400V)充電，達(dá)到硅雙向開關(guān)(SIDAC)(K2401F1)擊穿電壓200V，在匝數(shù)比為2∶40的扼流電感線圈T4兩端產(chǎn)生3～5KV電壓脈沖。此電壓脈沖使高壓鈉燈泡中的氣體開始擊穿，由輝光放電到弧光放電，流經(jīng)高壓鈉燈泡的電流受扼流電感線圈T4阻抗限制，使燈很快達(dá)到其正常的穩(wěn)定工作狀態(tài)。圖2中輸出回路略加改動(dòng)即可變?yōu)榻饘冫u化物燈電子鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有電感式鎮(zhèn)流器性能對(duì)比見表1。
250W電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器特性指標(biāo)表權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于包括a、濾波器用于將電源的正弦波進(jìn)行濾波處理；b、整流器用于將濾波器送來的電源信號(hào)進(jìn)行整流處理；c、有源功率因數(shù)校正(APFC)電路輸入脈動(dòng)直流電壓，用于產(chǎn)生直流電源、并對(duì)電容充電使其達(dá)到所需電壓值；d、壓控振蕩器用于產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)；e、高頻變換電路(也稱半橋逆變電路)接受壓控振蕩器的調(diào)頻信號(hào)，用于產(chǎn)生頻率變化的開關(guān)信號(hào)；f、高壓點(diǎn)火電路用于產(chǎn)生高壓脈沖的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于濾波器的輸入端與電源連接，濾波器的輸出端與整流器的輸入端連接，整流器的正輸出端與有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的輸入端連接，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的電源輸出端分別與壓控振蕩器、高頻變換電路的電源輸入端連接，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路的另一端輸出端與高壓點(diǎn)火電路的輸入端連接，高頻變換電路的輸出端與高壓點(diǎn)火電路的輸入端連接，高壓點(diǎn)火電路的輸出端外接負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于濾波器由電容(C1、C2、C3、C4)、電感器(T1、T2)構(gòu)成，整流器由全橋整流電路B1構(gòu)成，有源功率因數(shù)校正(APFC)電路由電感器T3、有源功率因數(shù)校正(APFC)模塊、功率開關(guān)M1、快恢復(fù)整流二極管D10、電阻(R7、R8、R9)構(gòu)成，壓控振蕩器選用模塊VCO構(gòu)成，高頻變換電路由高頻變換器PWM、功率開關(guān)(M2、M3)構(gòu)成，高壓點(diǎn)火電路由電解電容C17、電容(C13、C14)、電感器T4、電阻(R15、R16)、硅雙向開關(guān)(SIDAC)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于市電經(jīng)短路保護(hù)用熔斷器F1，過壓保護(hù)用壓敏電阻RV及由電容(C1、C2、C3、C4)、電感(T1、T2)組成的電磁干擾(EMI)濾波器，濾除傳導(dǎo)干擾。經(jīng)全橋整流電路B1整流，在C5兩端獲得脈動(dòng)直流電壓。經(jīng)由電感器T3輸入到有源功率因數(shù)校正(APFC)模塊的輸入腳(2、3)，在模塊(APFC)的電源輸出端(4)輸出15V直流電源電壓到壓控振蕩器(VCO)的電源輸入端(20)、高頻變換器(PWM)的電源輸入端(200)，并通過模塊(APFC)的旁側(cè)電路，功率開關(guān)M1、快恢復(fù)整流二極管D10、電阻(R7、R8、R9)在電解電容C17兩端獲得穩(wěn)定的400V直流電壓，并產(chǎn)生與交流輸入電壓趨于同相位的正弦電流，獲得0.995以上的高功率因數(shù)。模塊(APFC)的輸出腳6輸出交變的電壓控制信號(hào)，到壓控振蕩器(VCO)的信號(hào)輸入端(10)，壓控振蕩器(VCO)的信號(hào)輸出端(30)輸出調(diào)頻信號(hào)到高頻變換器(PWM)的信號(hào)輸入端(100)，高頻變換器(PWM)的輸出端(300、500)接功率開關(guān)(M2、M3)，高頻變換器(PWM)的輸出端(400)通過電容(C13)外接負(fù)載，功率開關(guān)(M2、M3)的輸出端接高壓點(diǎn)火電路的電阻(R15)、電容(C13、C14、C17)、電感器(T4)，高壓點(diǎn)火電路中，硅雙向開關(guān)(SIDAC)外接電阻(R16)、電感器(T4)，高頻變換電路的作用是將400V直流電壓，轉(zhuǎn)換為高頻開關(guān)電壓，通過電容C13、電感器T4為HID燈提供工作電源，通過電阻R15、R16、電容C14、硅雙向開關(guān)(SIDAC)、電感器T4提供高壓脈沖信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于市電經(jīng)4A熔斷器F1、10D471壓敏電阻RV，通過C1=C2、T1=T2、C3=C4組成的電磁干擾(EMI)濾波器濾波及由4只1N5408整流二極管組成的全橋整流電路B1整流，在C5(1μF)兩端產(chǎn)生300V直流脈動(dòng)電壓，此電壓進(jìn)入模塊(APFC)，啟動(dòng)有源功率因數(shù)校正，由電感器T3(818μH)、模塊(APFC)、功率開關(guān)M1(IRFP450)、D10(MUR460)、電解電容C17(220μF/450V)、電阻R7(0.25Ω/5W)、R9(10KΩ1/4W)，R8(1.6M1/2W)，組成有源校正電路，產(chǎn)生高于0.995的功率因數(shù)，并在電容C17兩端產(chǎn)生穩(wěn)定的400V直流電壓，模塊(APFC)同時(shí)產(chǎn)生15V左右的直流電壓為壓控振蕩器(VCO)、高頻變換器(PWM)提供電源。模塊(APFC)輸出的低頻交流電壓控制信號(hào)給壓控振蕩器(VCO)，高頻變換器PWM主振蕩頻率約為25kHz，輸出占空比約為50％高頻開關(guān)信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)(M1、M2)，由于壓控振蕩器(VCO)輸出調(diào)頻信號(hào)，迭加于高頻變換器電路的振蕩回路，使高頻變換電路輸出頻率變化的開關(guān)信號(hào)，從而消除了音頻諧振現(xiàn)象。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器，其特征在于開關(guān)信號(hào)通過聚丙烯電容C13(2.2μF/400V)，扼流電感線圈T4(350μH)，為高壓鈉燈泡提供高頻開關(guān)電源，電容C17兩端的直流電壓400V通過R15(300KΩ1/2W)、R16(200KΩ/2W)，對(duì)C14(1μF/400V)充電，達(dá)到硅雙向開關(guān)(SIDAC)(K2401F1)擊穿電壓200V，在匝數(shù)比為2∶40的扼流電感線圈T4兩端產(chǎn)生3～5KV電壓脈沖。此電壓脈沖使高壓鈉燈泡中的氣體開始擊穿，由輝光放電到弧光放電，流經(jīng)高壓鈉燈泡的電流受扼流電感線圈T4阻抗限制，使燈很快達(dá)到其正常的穩(wěn)定工作狀態(tài)。
專利摘要一種高強(qiáng)度氣體放電燈用的交流電子鎮(zhèn)流器,包括:a、濾波器:用于將電源的正弦波進(jìn)行濾波處理,b、整流器:用于將濾波器送來的電源信號(hào)進(jìn)行整流處理,c、有源功率因數(shù)校正(APFC)電路;輸入脈動(dòng)直流電壓,用于產(chǎn)生直流電源、并對(duì)電容充電使其達(dá)到所需電壓值;d、壓控振蕩器:用于產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào),e、高頻變換電路(也稱半橋逆變電路):接受壓控振蕩器的調(diào)頻信號(hào),用于產(chǎn)生頻率變化的開關(guān),f、高壓點(diǎn)火電路:用于產(chǎn)生高壓脈沖信號(hào)。
文檔編號(hào)H05B41/14GK2438294SQ0022853
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者薛勤 申請(qǐng)人:珠海市明宏集團(tuán)有限公司