專(zhuān)利名稱(chēng)：功率因數(shù)無(wú)源校正電路、包含該電路的模塊和電子鎮(zhèn)流器的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種功率因數(shù)校正電路，以及一種包含該電路的模塊和一種應(yīng)用該電路的電子鎮(zhèn)流器。
二背景技術(shù)：
電子鎮(zhèn)流器由于具有節(jié)能、啟動(dòng)迅速的特點(diǎn)，已取代了傳統(tǒng)的鎮(zhèn)流器成為主流產(chǎn)品。電子鎮(zhèn)流器的主要性能指標(biāo)有功率因數(shù)、諧波含量、燈電流波峰比。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)必須大于0.9，諧波含量THD必須小于30％、燈電流波峰比必須小于1.7。高性能的電子鎮(zhèn)流器，其指標(biāo)還必須優(yōu)于上述標(biāo)準(zhǔn)。
普通的無(wú)功率因數(shù)校正的電子鎮(zhèn)流器，其電路原理如

圖1所示，包括整流電路A，濾波電路B，振蕩電路C及諧振電路D?？梢钥闯觯挥挟?dāng)輸入電壓U大于整流電路A的直流輸出UC時(shí)，電路才有電流流過(guò)，輸入特性曲線(xiàn)如圖2所示，其性能指標(biāo)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
為了克服上述缺點(diǎn)，目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的產(chǎn)品大多設(shè)置了功率因數(shù)校正電路。常用的功率因數(shù)校正電路，可分為有源功率因數(shù)校正電路和功率因數(shù)無(wú)源校正電路。有源功率因數(shù)校正電路，一般是采用有源器件組成濾波電路，經(jīng)過(guò)升壓后，觸發(fā)振蕩電路。這種電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但由于電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，用戶(hù)難于接受，目前應(yīng)用較少。
功率因數(shù)無(wú)源校正電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，包括續(xù)流式和輸入電流補(bǔ)償式，前者其如圖3所示，它是在現(xiàn)有鎮(zhèn)流器的整流電路后，設(shè)置了由電容器C1、C2、C3，二極管D5、D6組成的續(xù)流電路。當(dāng)輸入電壓U大于整流電路的直流輸出UC時(shí)，輸入電壓向續(xù)流電路充電，當(dāng)輸入電壓U小于整流電路的直流輸出UC時(shí)，續(xù)流電路向?yàn)V波電路放電，達(dá)到提高功率因數(shù)的效果。后者其如圖4所示，它是在電壓輸入端與整流電路間，接入由電感和電容組成的校正電路，通過(guò)電感對(duì)電容充電及電容的放電，實(shí)現(xiàn)輸入電流的校正。
上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路，對(duì)改善鎮(zhèn)流器的參數(shù)，雖能起到一定的作用，但離高性能的要求仍有一定差距。
不僅如此，對(duì)于用戶(hù)而言，鎮(zhèn)流器除了必須具備上述高性能外，一些與使用緊密相關(guān)的功能，如保護(hù)功能，也是至關(guān)重要。有些鎮(zhèn)流器在燈管出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)能自動(dòng)停止工作，避免內(nèi)部電路損壞，但更換燈管時(shí)，必須先關(guān)斷電源，換完燈管后再重新啟動(dòng)，使用不方便。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高性能功率因數(shù)無(wú)源校正電路。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種含有該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的模塊。
本實(shí)用新型還有一個(gè)目的是設(shè)計(jì)一種應(yīng)用該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電子鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器，還應(yīng)該具有在燈管出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，無(wú)需關(guān)斷電源直接更換燈管的功能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案功率因數(shù)無(wú)源校正電路，具有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端，兩個(gè)充放電端及一個(gè)負(fù)載端，包括整流電路，濾波電路，第一校正電路，第二校正電路，充電電路和放電電路；整流電路的兩交流端與兩個(gè)輸入端連接、兩直流端與兩個(gè)輸出端連接；第一校正電路連接兩個(gè)輸入端之間，濾波電路和第二校正電路連接在兩個(gè)輸出端之間；第一校正電路至少包括由電路I和電路II串聯(lián)而成的支路，第二校正電路至少包括由電路III和電路IV串聯(lián)而成的支路；電路I、電路II、電路III、電路IV均由無(wú)源元件連接而成；電路I和電路II的中間接點(diǎn)、電路III和電路IV中間接點(diǎn)與負(fù)載端連接；充電電路連接在充放電端與負(fù)載端之間，放電電路連接在充放電端與輸出端之間。
含有該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的模塊，具有兩個(gè)交流端子，與上述電路的兩個(gè)輸入端連接；兩個(gè)直流端子，與上述電路的兩個(gè)輸出端連接；兩個(gè)充放電端子，與上述電路的兩個(gè)充放電端連接；負(fù)載輸出端子，與上述電路的負(fù)載端連接。
包含該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電子鎮(zhèn)流器，具有電源端和燈管連接端，包括濾波電路、振蕩電路、諧振電路，諧振電路包括諧振電感和諧振電容，其特點(diǎn)是還包括上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路，其輸入端與電源連接，其輸出端和充放電端之間連接濾波電路，其兩個(gè)輸出端之間連接振蕩電路，其負(fù)載端通過(guò)諧振電感與一個(gè)燈管連接端連接；振蕩電路的高頻輸出端通過(guò)諧振電感與另一個(gè)燈管連接端連接。
為進(jìn)一步減小燈電流波峰比，在上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路的負(fù)載端與振蕩電路的高頻輸出端之間，連接有電感。
為實(shí)現(xiàn)異常保護(hù)及直接更換燈管，電子鎮(zhèn)流器還包括可控硅保護(hù)電路，可保護(hù)控硅電路包括可控硅，可控硅的陰極連接有三極管、控制極連接有取樣電路，特點(diǎn)是可控硅陽(yáng)極通過(guò)電阻與諧振電容的一端連接。
與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，采用本實(shí)用新型的電路設(shè)計(jì)，可將輸入電流波形校正到接近正弦波，從而提高功率因數(shù)，減少諧波含量，同時(shí)降低濾波的紋波系數(shù)，減小燈電流波峰比，還可實(shí)現(xiàn)在燈管出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)直接更換燈管。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的電子鎮(zhèn)流器，功率因數(shù)PF≥0.99，諧波含量THD＜5％、燈電流波峰比＜1.7，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的L級(jí)標(biāo)志，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)于220V，110V及100V等多種電網(wǎng)。
四以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是普通的無(wú)功率因數(shù)校正的電子鎮(zhèn)流器的電路原理圖。
圖2是圖1所示電子鎮(zhèn)流器的輸入特性曲線(xiàn)圖。
圖3是現(xiàn)有的續(xù)流式功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電路原理圖。
圖4是現(xiàn)有的輸入電流補(bǔ)償式功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電路原理圖。
圖5是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電路圖。
圖6是含有圖5功率因數(shù)無(wú)源校正電路的模塊的電路連接圖。
圖7是應(yīng)用圖5功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電子鎮(zhèn)流器的電路圖。
圖8是圖7所示電子鎮(zhèn)流器的的輸入特性曲線(xiàn)。
五具體實(shí)施方式
如圖5所示，功率因數(shù)無(wú)源校正電路，具有兩個(gè)輸入端a、a′，兩個(gè)輸出端b、b′，兩個(gè)充放電端c、c′及一個(gè)負(fù)載端d，整個(gè)電路包括由二極管D1、D2、D3、D4組成的整流電路，由電容C1組成的濾波電路，由電路I和電路II串聯(lián)而成的第一校正電路，由電路III和電路IV串聯(lián)而成的第二校正電路，由二極管D5、D6組成的充電電路和由二極管D7、D8組成的放電電路。電路I、電路II、電路III、電路IV包括一個(gè)無(wú)源元件或由多個(gè)無(wú)源元件組合連接而成。
如圖6所示，含有該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的模塊，具有兩個(gè)交流端子1、1′，與上述電路的兩個(gè)輸入端a、a′連接；兩個(gè)直流端子2、2′，與上述電路的兩個(gè)輸出端b、b′連接；兩個(gè)充放電端子3、3′，與上述電路的兩個(gè)充放電端c、c′連接；負(fù)載輸出端子4，與上述電路的負(fù)載端d連接；還包括一備用端5，留作模塊的其他用途。
如圖7所示，包含該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電子鎮(zhèn)流器，具有電源端V、V′和燈管連接端F1、F2、F3、F4，電源端V、V′連接有由電感L1、L2輸入端濾波網(wǎng)絡(luò)。電子鎮(zhèn)流器包括圖5所示的功率因數(shù)無(wú)源校正電路，由儲(chǔ)能電容C2、C3組成的濾波電路、三極管T1、T2及外圍元件組成的振蕩電路由諧振電感L3、L4和諧振電容C4組成的諧振電路。上述濾波電路、振蕩電路和諧振電路的電路原理與現(xiàn)有產(chǎn)品相同，在此不一一累述。該電子鎮(zhèn)流器的工作原理如下當(dāng)輸入電壓U大于整流電路的直流輸出UC時(shí)，通過(guò)兩個(gè)輸出端b、b′向儲(chǔ)能電容C2、C3；當(dāng)輸入電壓U小于整流電路的直流輸出UC時(shí)，通過(guò)負(fù)載端d及充電電路向儲(chǔ)能電容C2、C3，達(dá)到補(bǔ)償輸入電流特性、提高功率因數(shù)的效果。
在上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路的負(fù)載端d與振蕩電路的高頻輸出端e之間連接有電感L5，加大對(duì)儲(chǔ)能電容C2、C3的充電，降低濾波的紋波系數(shù)，減小燈電流波峰比。
電子鎮(zhèn)流器還包括可控硅電路，可控硅SCR的陽(yáng)極通過(guò)電阻R1與諧振電容C4的一端連接，陰極連接三極管T3的基極、三極管T3的集電極與振蕩電路三極管T2的基極連接，控制極連接有取樣電路。取樣電路由電感L6及與之連接的電阻、電容組成。當(dāng)燈管出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，取樣電路電路通過(guò)電感L6與諧振電感L4耦合取得觸發(fā)信號(hào)，可控硅SCR導(dǎo)通，三極管T3也導(dǎo)通，振蕩電路無(wú)輸出，電子鎮(zhèn)流器不工作，從而起到保護(hù)作用。當(dāng)拆下壞燈管時(shí)，可控硅SCR恢復(fù)到阻斷狀態(tài)，更換燈管后，通過(guò)取樣電路即可觸發(fā)燈管啟輝。利用燈管插座作為切斷可控硅電路的開(kāi)關(guān)，無(wú)需關(guān)斷電源，可直接更換燈管。
權(quán)利要求1.功率因數(shù)無(wú)源校正電路，其特征在于具有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出端，兩個(gè)充放電端及一個(gè)負(fù)載端，包括整流電路，濾波電路，第一校正電路，第二校正電路，充電電路和放電電路；整流電路的兩交流端與兩個(gè)輸入端連接、兩直流端與兩個(gè)輸出端連接；第一校正電路連接兩個(gè)輸入端之間，濾波電路和第二校正電路連接在兩個(gè)輸出端之間；第一校正電路至少包括由電路I和電路II串聯(lián)而成的支路，第二校正電路至少包括由電路III和電路IV串聯(lián)而成的支路；電路I、電路II、電路III、電路IV均由無(wú)源元件連接而成；電路I和電路II的中間接點(diǎn)、電路III和電路IV中間接點(diǎn)與負(fù)載端連接；充電電路連接在充放電端與負(fù)載端之間，放電電路連接在充放電端與輸出端之間。
2.含有該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的模塊，其特征在于兩個(gè)交流端子，與上述電路的兩個(gè)輸入端連接；兩個(gè)直流端子，與上述電路的兩個(gè)輸出端連接；兩個(gè)充放電端子，與上述電路的兩個(gè)充放電端連接；負(fù)載輸出端子，與上述電路的負(fù)載端連接。
3.包含該功率因數(shù)無(wú)源校正電路的電子鎮(zhèn)流器，具有電源端和燈管連接端，包括濾波電路、振蕩電路、諧振電路，諧振電路包括諧振電感和諧振電容，其特征在于還包括上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路，其輸入端與電源連接，其輸出端和充放電端之間連接濾波電路，其兩個(gè)輸出端之間連接振蕩電路，其負(fù)載端通過(guò)諧振電感與一個(gè)燈管連接端連接；振蕩電路的高頻輸出端通過(guò)諧振電感與另一個(gè)燈管連接端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子鎮(zhèn)流器，其特征在于在上述功率因數(shù)無(wú)源校正電路的負(fù)載端與振蕩電路的高頻輸出端之間，連接有電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電子鎮(zhèn)流器，還包括可控硅保護(hù)電路，可保護(hù)控硅電路包括可控硅，可控硅的陰極連接有三極管、控制極連接有取樣電路，其特征在于可控硅陽(yáng)極通過(guò)電阻與諧振電容的一端連接。
專(zhuān)利摘要功率因數(shù)無(wú)源校正電路、包含該電路的模塊和電子鎮(zhèn)流器，校正電路包括整流電路，濾波電路，連接電路輸入端之間的、由無(wú)源元件電路I和II串聯(lián)而成的第一校正電路，連接在電路輸出端之間的、由無(wú)源元件電路III和IV串聯(lián)而成的第二校正電路，充電電路和放電電路；電路I和II的中間接點(diǎn)與電路III和IV中間接點(diǎn)連接作為負(fù)載端?？蓪⑤斎腚娏鞑ㄐ蔚浇咏也?，從而提高功率因數(shù)，減少諧波含量，減小燈電流波峰比。
文檔編號(hào)H05B41/28GK2549685SQ0221497
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月25日
發(fā)明者鄭祖欽 申請(qǐng)人:鄭祖欽