專利名稱：變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子節(jié)能照明電光源技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
目前，廣為使用的熒光燈屬于陰極預(yù)熱啟動型電光源，不少廣告宣傳電子鎮(zhèn)流器常以“一點即亮”的快速啟動方式作為優(yōu)點來宣揚，其實這正是陰極預(yù)期熱式熒光燈電子鎮(zhèn)流器一大缺陷，熒光燈在啟動之前因其陰極周圍的附近空間電荷是非常稀薄，如是快速啟動則對燈管陰極的燈絲、燈管兩端同時施加電壓和電流，陰極發(fā)射材料遠遠未達到高于700℃的熱電了發(fā)射狀態(tài)，而高壓不可能在短的時間內(nèi)將燈管電離擊穿，產(chǎn)生輝光放電過渡到弧光放電，引起熒光燈的陰極發(fā)射物質(zhì)的嚴重濺射，使其燈管兩端的燈絲周圍管壁發(fā)黑，過早損壞，造成燈管使用壽命大大縮短?，F(xiàn)有技術(shù)中熒光燈預(yù)熱啟動普遍采用PTC熱敏電阻的方式，結(jié)構(gòu)簡單、價廉，但存在主要問題是一致性和可靠性差。此外，電子鎮(zhèn)流器因是與熒光燈功率規(guī)格配套工作的，使用過程中因某種原因出現(xiàn)各種異常狀況時，電子鎮(zhèn)流器不能因此而損壞，由于燈管規(guī)格錯裝，燈與鎮(zhèn)流器接觸不良、燈管漏氣、燈絲斷開等，電子鎮(zhèn)流器不采取相應(yīng)的保護措施，會導(dǎo)致?lián)p壞，現(xiàn)有技術(shù)異常保護主方案有多種，如限流保護、過流保護、過壓保護等類型，其電路大多是分別單獨設(shè)計和安裝的，欠缺綜合保護的功能。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種通用自振蕩IC芯片頻率可變預(yù)熱軟啟動，在燈管與鎮(zhèn)流器規(guī)格不配或燈接觸不良或器件過熱等異常狀態(tài)，停振保護電路器件不受損壞，排除故障后能恢復(fù)工作的變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護熒光燈電子鎮(zhèn)流器。
本實用新型技術(shù)解決方案，設(shè)有金屬外殼和抑制電源電磁干擾EMI濾波器2、電源橋堆整流電路3、有源功率因數(shù)校正升壓變換器APFC4、自振蕩驅(qū)動器IC6、MOSFET半橋或全橋逆變器7、燈管管負載電路9構(gòu)成，自振蕩驅(qū)動器IC6還設(shè)有變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8、供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5，該電子鎮(zhèn)流器電路的連接方式是在電網(wǎng)交流電源1進入整流電路3之間插入抑制電源電磁干擾EMI濾波器2，電源橋堆整流電路3輸出接入有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4，供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5引自有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的電感器高頻脈沖電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓分別接入自振蕩驅(qū)動器IC6、變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的電源端Vcc，變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的輸入分別接有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的輸出電壓、MOSFET半橋或全橋逆變輸出電壓7、燈負載電流檢測器88、超溫檢測器89輸出信號，其輸出接自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT。
而變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護電路8，它是由逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器81、兩個單限電壓比較器82、86、變頻電容切換等效開關(guān)83、雙限電壓比較器85、電流開關(guān)87、燈負載電流檢測器88、超溫檢測器89、參考電壓84組成，其中，逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器81經(jīng)串行的兩個單限電壓比較器82、86、電流開關(guān)87接入自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT，同時，單限電壓比較器82、86接入?yún)⒖茧妷?，變頻電容切換等效開關(guān)83一端接電源，另一端連接在兩個串行的單限電壓比較器82、86之間，還有一端并接在自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT，雙限電壓比較器85分別接入燈負載電流檢測器88和超溫檢測器89及參考電壓84，其輸出經(jīng)電流開關(guān)87接入自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT；燈負載電流檢測器88，它是由連接燈管9的導(dǎo)線穿過一個小磁環(huán)，在該磁環(huán)上繞有升壓線圈并經(jīng)二極管檢波、RC濾波，其輸出接入雙限電壓比較器85；超溫檢測器89，它是在逆變器7功率開關(guān)管或其散熱器上設(shè)置PN結(jié)IC溫度傳感器，其輸出接入雙限電壓比較器85。
本技術(shù)方案是在通用熒光燈鎮(zhèn)流器自振蕩脈沖驅(qū)動器芯片IC6的振蕩頻率控制端采用開關(guān)電路變頻預(yù)熱的技術(shù)，是對鎮(zhèn)流器輸出端燈負載LC串聯(lián)諧振電路阻抗發(fā)生改變，使其熒光燈啟動先經(jīng)過陰極預(yù)熱、頻率由高變低過渡，進入點火引燃燈管發(fā)光三個階段的軟啟動步驟來延長燈管使用壽命，具有變頻時間可控，與熱敏電阻預(yù)熱方式相比工作穩(wěn)定可靠，與專用器件相比成本顯著降低。本鎮(zhèn)流器異常保護設(shè)有過壓、過流、過熱多種電路，功能齊全，重啟動電路是建立在排除故障，解除燈管異常狀態(tài)的保護為條件下，電子鎮(zhèn)流器電路才能恢復(fù)通電正常運行工作，因此變頻預(yù)熱重啟動異常保護多種功能熔融一體的控制電路，具有很好的性能價格比。


圖1是本實用新型電子鎮(zhèn)流器電路框圖。
圖2是變頻預(yù)熱重啟動異常保護控制電路框圖。
圖3是變頻預(yù)熱開關(guān)電路原理等效圖。
圖4是實施例1變頻預(yù)熱重啟動異常保護控制電路圖。
圖5是實施例2變頻預(yù)熱電路及原理等效圖。
參照圖1，它設(shè)有抑制電源電磁干擾EMI濾波器2、電源橋堆整流電路3、有源功率因數(shù)校正升壓變換器APFC4、自振蕩驅(qū)動器IC6、MOSFET半橋或全橋逆變器7、燈管負載電路9構(gòu)成，自振蕩驅(qū)動器IC6還設(shè)有變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8、供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5，該電子鎮(zhèn)流器電路的連接方式是在電網(wǎng)交流電源1進入整流電路3之間插入抑制電源電磁干擾EMI濾波器2，電源橋堆整流電路3輸出接入有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4，供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5引自有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的電感器高頻脈沖電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓分別接入自振蕩驅(qū)動器IC6、變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的電源端Vcc，變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的輸入分別接有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的輸出電壓、MOSFET半橋或全橋逆變輸出電壓7、燈負載電流檢測器88、超溫檢測器89輸出信號，其輸出接自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT。
參照圖2、圖3，變頻預(yù)熱過程的三階軟啟動步驟是其一，接通電源，初始時間為t0，單限電壓比較器82、86輸入端電阻開始對電容充電，并與參考電壓比較后，單限電壓比較器82其輸出為H，而單限電壓比較器86輸出則略高于0，并且變頻電容切換等效開關(guān)83在電源Vcc反偏處于截止狀態(tài)，即K1、K2開路，自振蕩IC6的CT端只有C2定時，頻率較高，遠離燈負載LC諧振頻率輸出電壓較低，只對燈陰極進行預(yù)熱；其二，經(jīng)過時間t1，單限電壓比較器82的電阻對電容充電不斷增加，但未達到最大值，，其輸出還是為H，而開關(guān)83仍處在電源Vcc反偏下，K1、K2開路，仍僅C2定時，單限電壓比較器86所設(shè)電阻對電容充時間常數(shù)較小，輸出變?yōu)長，電流開關(guān)87接通自振蕩IC6的CT端，呈低阻抗，其頻率過渡變?yōu)檩^低；其三，當時間為t2，單限電壓比較器82的電阻對電容充足最大值時，輸出變?yōu)長，而單限電壓比較器86輸出則變?yōu)镠，電流開關(guān)87輸出為0電流，開關(guān)83變?yōu)檎珜?dǎo)通，K1、K2接通，C1并接C2，自振蕩IC6頻率變低，接近燈負載LC諧振頻率，使其諧振產(chǎn)生高壓點火，燈管氣體電離擊穿，燈被啟動點燃發(fā)光。
逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器81接入APFC4輸出直流電壓，并接入經(jīng)高頻檢波輸出的負壓，正常工作時，兩個電壓比較處于平衡，其輸出接近于0，這時，燈負載電流檢測器88輸出的電壓或超溫檢測器89輸出電壓正好落到雙限電壓比較器86設(shè)定的窗口電壓內(nèi)，其輸出為高電平H，自振蕩IC6進入穩(wěn)態(tài)的低頻振蕩，燈正常發(fā)光照明。
當燈管9一端接觸不良或燈絲斷路、短路、燈管漏氣出現(xiàn)異常狀態(tài)，逆變器7高頻電壓幅值偏高或APFC4輸出直流電壓偏低使逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器81處于失衡狀態(tài)，這時單限電壓比較器83輸出L跳變?yōu)镠，而單限電壓比較器86輸出H跳變?yōu)長，電流開關(guān)87為通態(tài)或通斷交替，自振蕩IC6的CT端呈低阻抗，IC6停振，防止逆變器7功率開關(guān)管過壓而損壞，起到保護作用。
燈管9與鎮(zhèn)流器輸出功率規(guī)格不配，燈負載電流檢測器88輸出電壓超出雙限電壓比較器86窗口電壓極限值，則電路輸出為低電平L，電流開關(guān)87接通或間斷變化自振蕩IC6的CT端，相當于并接低阻抗電阻，IC6停振，電路處于異常保護狀態(tài)。當逆變器7功率開關(guān)管過熱，超溫檢測器89輸出電壓超出雙限電壓比較器86窗口電壓極限值，電路保護工作與前相同。
在燈故障或異常排除后，逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器81輸出電壓處于正常狀態(tài)，可觸發(fā)重新啟動，其步驟仍按變頻預(yù)熱三階軟啟動進行。
燈負載電流檢測器88，它是經(jīng)小磁環(huán)磁路感應(yīng)燈管9的電流，二極管峰值檢波，其輸出接入雙限電壓比較器85，具有電路很簡單，檢測靈敏高的特點。
超溫檢測器89，采用半導(dǎo)體PN結(jié)IC熱傳感，實時檢測逆變器7功率開關(guān)管的超溫熱量，其輸出接入雙限電壓比較器85，結(jié)構(gòu)小巧，測量精度高。
具體實施方法本實用新型實施例1，它設(shè)有金屬外殼和抑制電源電磁干擾EMI濾波器2、電源橋堆整流電路3、有源功率因數(shù)校正升壓變換器APFC4、自振蕩驅(qū)動器IC6、MOSFET半橋或全橋逆變器7、燈管負載電路9構(gòu)成，自振蕩驅(qū)動器IC6還設(shè)有變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8、供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5，該電子鎮(zhèn)流器電路的連接方式是在電網(wǎng)交流電源1進入整流電路3之間插入抑制電源電磁干擾EMI濾波器2，電源橋堆整流電路3輸出接入有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4，供控制電路的直流穩(wěn)壓電源5引自有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的電感器高頻脈沖電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓分別接入自振蕩驅(qū)動器IC6、變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的電源端Vcc，變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路8的輸入分別接有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC4的輸出電壓、MOSFET半橋或全橋逆變輸出電壓7、燈負載電流檢測器88、超溫檢測器89輸出信號，其輸出接自振蕩驅(qū)動器IC6的頻率控制端CT。
圖4是實施例1變頻預(yù)熱重啟動異常保護控制電路圖，IN1端接APFC輸出電壓，其電壓信號經(jīng)電阻R1、R2、VD2至VT1的基極，同時，IN2端接逆變器輸出高頻信號經(jīng)檢波二極管VD1至VT1，達到逆變器的輸入/輸出電壓比較，VT1輸出經(jīng)單限電壓比較器A1、A2、電流開關(guān)VT2基極、VD7接入自振蕩器IC的CT端，單限電壓比較器A1、A2、輸入分別設(shè)有RC充放電電路，其充電時間常數(shù)A1＞A2，振蕩定時電容C4、C5與變頻切換等效開關(guān)VD5、VD6相接，它在電源Vcc反向偏置下并由A1輸出驅(qū)動接在IC的CT端，IN3是雙限電壓比較器A3、A4的輸入端，連接燈負載電流檢測器和超溫檢測器輸出信號，其輸出經(jīng)電流開關(guān)VT2射極、VD7接入自振蕩器IC的CT端，單限電壓比較器A1、A2和雙限電壓比較器A3、A4輸入接有R8、R9、R10由電源Vcc分壓而成的參考電壓。圖中R11是振蕩器IC的RT端定時電阻，它與定時電容C4、C5決定振蕩頻率。
本實施例熒光燈鎮(zhèn)流器電路配置雙燈管，鎮(zhèn)流器外殼采用鋁合金沖壓制成和兩級EMI濾波器有較強的抑制振蕩諧波電磁輻射干擾和傳導(dǎo)干擾的電磁兼容性EMC，交流電網(wǎng)電源電壓在85～275V范圍內(nèi)，APFC預(yù)調(diào)整變換器輸出直流電壓穩(wěn)定在400V，適應(yīng)于全球電網(wǎng)電壓使用，輸入電流總諧波失真THD＜10％，鎮(zhèn)流器電路因數(shù)λ≥0.99，燈電流波峰系數(shù)＜1.5，鎮(zhèn)流器輸出功率規(guī)格分別有32W、36W、58W、110W，工作效率η≥90％以上，自振蕩器IC預(yù)熱頻率68kHz，燈管變頻陰極預(yù)熱時間0.6～1S，變頻過渡時間0.3～0.5S，穩(wěn)態(tài)諧振頻率32kHz燈啟動點火引燃發(fā)光，故障試驗燈負載各項異常狀態(tài)的保護，電路能正常工作。逆變器功率開關(guān)發(fā)出的熱量超過85℃以后，超溫檢測信號切斷其輸出，當溫度降到50℃左右時，電路恢復(fù)工作，燈將重新啟動。
本實用新型實施例2，電路技術(shù)方案與實施例1相同，而不同的是變頻預(yù)熱電路采用如圖5所示，電路通電時，R2對VT1零偏置使其截止，IC的CT端由R3與電容C1與C2串聯(lián)定時，其振蕩頻率為75kHz，遠離燈負載諧振頻率輸出電壓較低，對燈陰極進行預(yù)熱，這時電源Vcc經(jīng)電阻R1對C1充電，經(jīng)過一定的預(yù)熱時間，隨著C1電荷充足，VD1被擊穿，VT1飽和導(dǎo)通，等效開關(guān)K1接通，被短路接地，定時電容只有C1參與工作，振蕩頻率變低為38kHz，與燈負載LC頻率發(fā)生諧振，產(chǎn)生高壓將燈啟動點燃，完成燈變頻預(yù)熱軟啟動功能。圖中IC的H0、L0引腳是驅(qū)動功率逆變器的端子，R4是VT1的負載電阻。
本實用新型實施例1的變頻預(yù)熱電容切換采用并聯(lián)的工作方式，而實施例2則采用串聯(lián)的方式，可見，變頻工作可以有多種方式的。本實用新型電路設(shè)計合理，集變頻預(yù)熱、重啟動和異常檢測保護多功能為一體化，各項技術(shù)指標達到高標準要求，且采用通用元器件，造價成本低，有較大的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，設(shè)有金屬外殼和抑制電源電磁干擾EMI濾波器、電源橋堆整流電路、有源功率因數(shù)校正升壓變換器APFC、自振蕩驅(qū)動器IC、MOSFET半橋或全橋逆變器、燈管負載電路構(gòu)成，其特征在于自振蕩驅(qū)動器IC還設(shè)有變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路、供控制電路的直流穩(wěn)壓電源，該電子鎮(zhèn)流器電路的連接方式是在電網(wǎng)交流電源進入整流電路之間插入抑制電源電磁干擾EMI濾波器，電源橋堆整流電路輸出接入有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC，供控制電路的直流穩(wěn)壓電源引自有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC的電感器高頻脈沖電壓，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓分別接入自振蕩驅(qū)動器IC、變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路的電源端Vcc，變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路的輸入分別接有源功率因數(shù)校正壓變換器APFC的輸出電壓、MOSFET半橋或全橋逆變器輸出電壓、燈負載電流檢測器、超溫檢測器輸出信號，其輸出接自振蕩驅(qū)動器IC的頻率控制端CT。
2.根據(jù)權(quán)利要書1所述的一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護電路，它是由逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器、兩個單限電壓比較器、變頻電容切換等效開關(guān)、雙限電壓比較器、電流開關(guān)、燈負載電流檢測器、超溫檢測器、參考電壓組成，其中，逆變器輸入/輸出電壓比較觸發(fā)器、經(jīng)串行的兩個單限電壓比較器、電流開關(guān)接入自振蕩驅(qū)動器IC的頻率控制端CT，同時，單限電壓比較器接入?yún)⒖茧妷?，變頻電容切換等效開關(guān)一端接電源，另一端連接在兩個串行的單限電壓比較器之間，還有一端并接在自振蕩驅(qū)動器IC的頻率控制端CT，雙限電壓比較器分別接入燈負載電流檢測器和超溫檢測器及參考電壓，其輸出經(jīng)電流開關(guān)接入自振蕩驅(qū)動器IC的頻率控制端CT。
3.根據(jù)權(quán)利要書1所述的一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于燈負載電流檢測器，它是由連接燈管的導(dǎo)線穿過一個小磁環(huán)，在該磁環(huán)上繞有升壓線圈并經(jīng)二極管檢波、RC濾波，其輸出接入雙限電壓比較器。
4.根據(jù)權(quán)利要書1所述的一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于超溫檢測器，它是在逆變功率開關(guān)管或其散熱器上設(shè)置PN結(jié)IC溫度傳感器，其輸出接入雙限電壓比較器。
專利摘要本實用新型涉及電子節(jié)能照明技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護的熒光燈電子鎮(zhèn)流器。設(shè)有金屬外殼和抑制電源電磁干擾EMI濾波器、電源橋堆整流電路、有源功率因數(shù)校正升壓變換器APFC、MOSFET半橋或全橋逆變器、燈管負載電路，在通用自振蕩IC芯片設(shè)有變頻預(yù)熱可重啟動帶異常保護控制電路、使其熒光燈啟動先經(jīng)過陰極預(yù)熱、頻率由高變低過渡，進入點火引燃燈管發(fā)光三個階段的軟啟動步驟來延長燈管使用壽命，變頻預(yù)熱重啟動異常保護多種功能熔融一體的控制電路，功能齊全，與專用器件相比成本顯著降低，具有很好的性能價格比。
文檔編號H05B41/28GK2845392SQ20052011584
公開日2006年12月6日 申請日期2005年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月29日
發(fā)明者阮樹成 申請人:阮樹成