專利名稱：一種新型高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度氣體放電燈由于其高發(fā)光效率、長(zhǎng)壽命得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器體積大且笨重，高頻電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用滿足了鎮(zhèn)流器小型化的要求。但是，高強(qiáng)度氣體放電燈在高頻運(yùn)行下(一般為幾十kHz到幾百kHz)具有的聲諧振現(xiàn)象使得高頻電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用受到了限制。聲諧振發(fā)生時(shí)會(huì)引起燈電弧不穩(wěn)，使得光輸出不穩(wěn)、閃爍、滾動(dòng)，嚴(yán)重影響照明效果，這種現(xiàn)象在小功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器中尤其嚴(yán)重。低頻點(diǎn)燈法是一種可靠的、易行的克服聲諧振的方法，能徹底消除聲諧振，已被業(yè)界廣泛接受。目前最為常用的是低頻方波點(diǎn)燈法。傳統(tǒng)的三級(jí)低頻方波電路由功率因數(shù)校正級(jí)、直流/直流變換級(jí)和產(chǎn)生低頻方波的低頻逆變級(jí)組成，該電路雖然可以有效的克服聲諧振現(xiàn)象的發(fā)生，但由于電路由三級(jí)組成，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元器件多、成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種兩級(jí)填谷式工頻點(diǎn)燈的，為燈管提供工頻正弦電流的電子鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，包括電磁干擾濾波器、整流電路、逆變器、點(diǎn)火電路，檢流電阻，是在整流電路和逆變器及檢流電阻之間設(shè)置填谷式功率因數(shù)校正電路，在電磁干擾濾波器和逆變器之間設(shè)置控制電路，在填谷式功率因數(shù)校正電路和控制電路之間設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，在電磁干擾濾波器的輸入端與逆變器之間設(shè)置逆變驅(qū)動(dòng)電路。
所說(shuō)填谷式功率因數(shù)校正電路是由二個(gè)電容、電感、變壓器、開(kāi)關(guān)管和三個(gè)二極管組成。所說(shuō)控制電路是由恒功率控制環(huán)、乘法器、電流控制環(huán)和比較器依次連接構(gòu)成；或者是由電流環(huán)控制電路、限壓電路和比較器相連接構(gòu)成。所說(shuō)逆變驅(qū)動(dòng)電路是由極性檢測(cè)器和2個(gè)并立的驅(qū)動(dòng)電路連接構(gòu)成。
上述的開(kāi)關(guān)管可以采用MOS管。
本實(shí)用新型是一種兩級(jí)填谷式工頻點(diǎn)燈的電子鎮(zhèn)流器，為燈管提供工頻正弦電流，無(wú)頻閃現(xiàn)象，功率因數(shù)高，運(yùn)行時(shí)無(wú)聲諧振發(fā)生，波峰因數(shù)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，整個(gè)電路中的工頻儲(chǔ)能元件只有一個(gè)低電壓等級(jí)的電解電容，有助于延長(zhǎng)燈的壽命，從而使整個(gè)電子鎮(zhèn)流器工作更加可靠，有較好的實(shí)用價(jià)值。


圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型主電路的一種電路實(shí)例示意圖；圖3是帶恒功率環(huán)控制電路的一種具體電路實(shí)例示意圖；圖4是電流環(huán)控制電路的一種具體電路實(shí)例示意圖；圖5是全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包括一個(gè)電磁干擾濾波器1、全橋整流電路2、填谷式功率因數(shù)校正電路3、全橋逆變器4、給燈提供啟動(dòng)高壓的點(diǎn)火電路5、控制電路6、高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路7、全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路8和檢流電阻Rs。從燈負(fù)載檢測(cè)到的燈電壓，燈電流經(jīng)過(guò)控制電路6，通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路7得到填谷式功率因數(shù)校正電路3的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)?？刂齐娐?有兩種實(shí)施方式，一種是電流控制，控制簡(jiǎn)單，有較好的功率因數(shù)校正作用；另一種是帶恒功率環(huán)的控制方法，在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時(shí)使輸出功率基本恒定。
圖2所示為該電子鎮(zhèn)流器主電路的一種電路實(shí)例。其中全橋整流電路2輸出正端與二極管D3陰極相接，輸出負(fù)端接電解電容C2的負(fù)端。填谷式功率因數(shù)校正電路3由電容C1、C2、電感L、變壓器T、開(kāi)關(guān)管S1和二極管D1、D2、D3組成。變壓器T原邊和副邊的一端相連，并和電容C1、C2的一端連接，原邊的另一端與開(kāi)關(guān)管S1的源級(jí)和二極管D1的陰極連接，二極管D1的陽(yáng)極與電容C1的另一端及電阻Rs的一端連接，二極管D3的陰極與開(kāi)關(guān)管S1的漏級(jí)連接，陽(yáng)極與電容C2的另一端和二極管D2的陰極連接，電感L的一端與二極管D2的陽(yáng)極連接，另一端與變壓器T副邊的另一端連接。全橋逆變器4由開(kāi)關(guān)管S2、S3、S4、S5組成。
其工作方式分析如下，其中所說(shuō)的填谷式功率因數(shù)校電路3由buck-boost變流器和填谷電路組成。和普通的buck-boost變流器不同，本實(shí)用新型中的buck-boost變流器的輸出端電容C1非常小(大約1uF左右，普通功率變流器的輸出電容在幾百uF左右)，故該變流器不能儲(chǔ)存工頻能量。因此該變流器向燈管提供的是一個(gè)整流后的工頻正弦電流。但這會(huì)導(dǎo)致變流器輸出電壓過(guò)零時(shí)間較長(zhǎng)(大約幾毫秒)，從而引起燈的熄弧，再點(diǎn)火。填谷電路的應(yīng)用則很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。填谷電路由變壓器T副邊、電感L、電解電容C2和二極管D2、D3組成。變壓器T副邊電壓經(jīng)過(guò)二極管D2整流后加在電解電容C2上，二極管D3的作用是避免經(jīng)全橋整流電路2整流后的市電電壓對(duì)電解電容C2進(jìn)行充電。電感L用于提高電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)。因此，只有在輸入的市電電壓大于電解電容C2端電壓時(shí)，電子鎮(zhèn)流器由市電電壓供電，而經(jīng)全橋整流電路2整流后的市電電壓小于電解電容C2端電壓時(shí)，則由儲(chǔ)存在電解電容C2中的能量對(duì)電子鎮(zhèn)流器供電。在這種工作方式下，燈不會(huì)熄弧，有效地避免了再點(diǎn)火問(wèn)題。本電路中電解電容C2端壓小于100V，因此整個(gè)電子鎮(zhèn)流中的工頻儲(chǔ)能元件只有一個(gè)低電壓等級(jí)的電解電容C2，增強(qiáng)了電路的可靠性。填谷式功率因數(shù)校正器3的輸出電流經(jīng)全橋逆變電路4逆變后為燈管提供了工頻正弦交流電流，因此燈管電流是一個(gè)良好的工頻正弦電流，波峰因數(shù)低，有助于延長(zhǎng)燈的壽命。
圖3是帶恒功率環(huán)的控制電路6的一種電路實(shí)例，由恒功率控制環(huán)9、乘法器M、電流控制環(huán)10和比較器comp1組成。恒功率控制環(huán)9包括運(yùn)放opamp1、opamp2、電阻R1、R2、R3、R4、R5和電容C3。電流控制環(huán)10由運(yùn)放opamp3、電阻R6、電容C4組成。主要作用是保證電子鎮(zhèn)流器的恒功率輸出以及實(shí)現(xiàn)功率因素校正的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)對(duì)燈電流的控制。圖1中填谷式功率因數(shù)校正電路3的輸出電壓與輸出電流檢測(cè)信號(hào)的加權(quán)經(jīng)過(guò)運(yùn)放opamp1比例放大后由電阻R5接到運(yùn)放opamp2的負(fù)端，與其正端的功率參考信號(hào)Vref相比較。經(jīng)過(guò)運(yùn)放opamp2輸出的誤差信號(hào)與經(jīng)整流后的交流輸入電壓Vm作為乘法器M的輸入，二者之積作為電流控制環(huán)10的參考信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)放opamp3誤差調(diào)節(jié)后其輸出接到比較器comp1正端，通過(guò)與負(fù)端的高頻鋸齒波比較得到開(kāi)關(guān)管S1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路7就可驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管S1。由于恒功率控制環(huán)9時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流控制環(huán)10時(shí)間常數(shù)，則恒功率控制環(huán)9輸出可看作一常數(shù)，因此該控制方式在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時(shí)也能控制輸出電流，以克服燈的負(fù)阻特性。此外恒功率控制環(huán)9的使得電子鎮(zhèn)流器的輸出功率不會(huì)隨著燈的特性的變化而變化，保證了燈的輸出光效，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖4所示的是另一種閉環(huán)控制方式的電子鎮(zhèn)流器電路實(shí)例，主電路部分與圖2相同，控制電路6包括由電阻R7、R8、R9、R10組成的兩個(gè)分壓電路、電流環(huán)控制電路11、限壓電路12和比較器comp2。市電經(jīng)整流后的電壓與檢流電阻Rs1上的電壓加權(quán)之和為零，所以輸出電流i0與檢流電阻Rs1上電壓成正比，則輸出電流i0與市電經(jīng)整流后的電壓成正比關(guān)系，因此填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電流可控，克服了燈的負(fù)阻特性的影響，從而使電路能夠正常工作。限壓電路12是防止電子鎮(zhèn)流器開(kāi)路時(shí)填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電壓過(guò)高而損壞燈和電路。填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻R9，R10分壓后經(jīng)過(guò)電阻R13與電阻R14相連并接到運(yùn)放opamp5的負(fù)端，運(yùn)放opamp5正端接地，電阻R14另一端接直流電壓源DC正端。正常工作時(shí)，填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電壓與直流電源DC端壓的加權(quán)之和大于零，運(yùn)放opamp5輸出為低，通過(guò)二極管D5與電路隔離，因此正常工作時(shí)運(yùn)放opamp5不起作用，運(yùn)放opamp4工作。當(dāng)啟動(dòng)或負(fù)載開(kāi)路時(shí)，填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電壓升高，運(yùn)放opamp4輸出為低，通過(guò)二極管D4與電路隔離，運(yùn)放opamp5起作用，根據(jù)運(yùn)放虛短特性，填谷式功率因數(shù)校正電路3輸出電壓與直流電源DC端壓加權(quán)之和不能小于零，從而起到了限制輸出電壓的作用。該控制方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
圖5所示的是全橋逆變驅(qū)動(dòng)電路8的一種電路結(jié)構(gòu)圖，市電經(jīng)過(guò)以極性檢測(cè)器13，輸出極性相反的兩路信號(hào)。經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路14后分別驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管S2、S3、S4、S5。把全橋逆變的輸入電流逆變?yōu)?0Hz的正弦電流。使流過(guò)燈管的電流無(wú)直流成分，防止了燈的極化。
權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，包括電磁干擾濾波器(1)、整流電路(2)、逆變器(4)、點(diǎn)火電路(5)，檢流電阻(Rs)，其特征是在整流電路(2)和逆變器(4)及檢流電阻(Rs)之間設(shè)置填谷式功率因數(shù)校正電路(3)，在電磁干擾濾波器(1)和逆變器(4)之間設(shè)置填谷式功率因數(shù)校正電路(3)的控制電路(6)，在填谷式功率因數(shù)校正電路(3)和控制電路(6)之間設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路(7)，在電磁干擾濾波器(1)的輸入端與逆變器(4)之間設(shè)置逆變驅(qū)動(dòng)電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是所說(shuō)填谷式功率因數(shù)校正電路(3)是由電容(C1、C2)、電感(L)、變壓器(T)、開(kāi)關(guān)管(S1)和二極管(D1、D2、D3)組成；變壓器(T)原邊和副邊的一端相連，并和電容(C1、C2)的一端連接，原邊的另一端與開(kāi)關(guān)管(S1)的源級(jí)和二極管(D1)的陰極連接，二極管(D1)的陽(yáng)極與電容(C1)的另一端連接，二極管(D3)的陰極與開(kāi)關(guān)管(S1)的漏級(jí)連接，陽(yáng)極與電容(C2)的另一端和二極管(D2)的陰極連接，電感(L)的一端與二極管(D2)的陽(yáng)極連接，另一端與變壓器(T)副邊的另一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是所說(shuō)控制電路(6)是由恒功率控制環(huán)(9)、乘法器(Mult)、電流控制環(huán)(10)和比較器(comp1)依次連接構(gòu)成；或者是由電流環(huán)控制電路(11)、限壓電路(12)和比較器(comp2)相連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是所說(shuō)逆變驅(qū)動(dòng)電路(8)是由極性檢測(cè)器(13)和2個(gè)并立的驅(qū)動(dòng)電路(14)連接構(gòu)成。
專利摘要一種高強(qiáng)度氣體放電燈工頻點(diǎn)燈電子鎮(zhèn)流器，包括電磁干擾濾波器，整流電路、逆變器、點(diǎn)火電路、檢流電阻，是在整流電路和逆變器及檢流電阻之間設(shè)置填谷式功率因數(shù)校正電路，在電磁干擾濾波電路和逆變電路之間設(shè)置控制電路，在填谷式功率因數(shù)校正電路和控制電路之間設(shè)置高頻開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，在電磁干擾濾波器的輸入端與逆變器之間設(shè)置逆變驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型為燈管提供工頻正弦電流，無(wú)頻閃現(xiàn)象，功率因數(shù)高，運(yùn)行時(shí)無(wú)聲諧振發(fā)生，波峰因數(shù)小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，電路中的工頻儲(chǔ)能元件只有一個(gè)低電壓等級(jí)的電解電容，有助于延長(zhǎng)燈的壽命，從而使其工作更加可靠，具有較好的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H05B41/288GK2696270SQ20042002247
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者李樺, 沈淼森, 錢照明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)