CN100484358C

CN100484358C - 用于无极放电灯的电路装置

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Publication number: CN100484358C
Application number: CNB2004100023669A
Authority: CN
Inventors: 任文华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-01-06
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2024-01-06
Also published as: CN1642379A

Abstract

本发明属于放电灯的控制装置。用于无极放电灯的一种包括自振荡DC AC变换器的电路装置，这种变换器具有：谐振负载回路、DC/AC变流电路、驱动控制电路和启动电路。使用无双向触发器件的启动电路和设置一个具有扼流电感和驱动电感功能的有三个绕组的变压器，使电路装置的结构简化、体积缩小，提高其工作的可靠性。

Description

用于无极放电灯的电路装置

技术领域

本发明涉及放电灯的控制装置。

背景技术

无极放电灯是一种长寿命的高效光源，控制无极放电灯的工作已有许多公知的电路装置。1998年6月10日公开的中国专利申请号为97123080.3的发明专利申请，披露了一种用于无极放电灯的电路装置。该种电路装置带有一个用高频功率供载的负载回路、一个驱动负载回路的频率发生器和一个控制频率发生器的控制电路。该种电路装置设置了结构复杂的控制电路，使电路装置的生产或调整较为困难；另外该种电路装置使用了具有双向触发器件的常规启动电路，而双向触发器件容易损坏、且成本较电阻或电容元件要高。

发明内容

本发明是要提出一种经过改进的用于无极放电灯的电路装置。使用无双向触发器件的启动电路，设置一个具有扼流电感和驱动电感功能的有三个绕组的变压器，从整体上简化电路装置的结构，降低成本，提高工作的可靠性。

本发明的用于无极放电灯的一种包括自振荡DC/AC变换器的电路装置，这种变换器具有：

一个谐振负载回路，由电容、扼流电感和灯电感所组成，它通过灯电感为无极放电灯的放电腔提供高频能量；

一个DC/AC变流电路，它有一对串接在直流电压源的第一和第二输出端之间的功率开关，该对功率开关的串接点与一个公共节点相连，并在该公共节点和一个基准节点处与所述的谐振负载回路相连，为谐振负载回路提供高频能量；

一个驱动控制电路，由电容、二极管和两个驱动电感所组成，为所述的一对功率开关提供驱动控制信号；

其特征在于：

1)、设置了一个具有三个绕组的变压器，其变压器的一个绕组作为所述的谐振负载回路中的扼流电感，其变压器的另外二个绕组作为所述的驱动控制电路中的两个驱动电感。

2)、一个启动电路，由电阻和电容所组成，用于产生启动信号。

本发明具有如下积极效果：

1)、实现了供电电源的高频变换，为无极放电灯的工作提供了有效而又必要的高频能量；

2)、由于设置了一个具有扼流电感和驱动电感功能的变压器，使扼流电感和驱动变压器这两个分立的器件合并成单一的器件，同时使用该器件的驱动电路其结构也很简单，另外由于采用了由电阻和电容所组成的无双向触发器件的启动电路，因此本发明从整体上简化了电路装置的结构，缩小了体积，有利于电路装置的小型化、降低成本并提高其可靠性。

附图说明

图1是本发明的电路装置的结构原理图。

图2是本发明的实施例之二。

图3是本发明的实施例之三。

具体实施方式

以下结合实施例及附图加以说明：

图1示出了本发明的电路装置的结构原理图。直流电压源S是一个AC/DC变换器，例如是一个50Hz或60Hz的公用交流电源经过桥式整流获得的直流电压源，或是一个经过输入滤波、桥式整流并经过功率因数变换获得的直流电压源，它的输入端子连接到公共交流电源的P、N极上，它的输出有第一和第二输出端子A、B。一个DC/AC变流电路，它有一对功率开关Q1、Q2串接在直流电压源S的第一和第二输出端子A和B上。第一功率开关Q1的一个主电极1c被连接到第一输出端子A上，第一功率开关Q1的另一个主电极1a被连接到第二功率开关Q2的一个主电极2c上。第二功率开关Q2的另一个主电极2a被连接到第二输出端子B上。该对功率开关的串接点C’与公共节点C是同一节点。该对功率开关在正常工作期间向谐振负载回路提供高频电流，在本例中，该对功率开关的工作频率大约为2.7MHz。

谐振负载回路包括由变压器T的一个绕组构成的扼流电感L3、第一电容C4，以及由第二电容C5和灯电感L4串联而成的另一支路，该支路并联于第一电容C4的两端。无极放电灯由灯电感L4和无极放电灯的放电腔G所组成，灯电感L4通过连接端子H和L接入其电路。谐振负载回路在公共节点C处和一个基准节点D处与所述的DC/AC变流电路相连。谐振负载回路中的高频能量通过灯电感L4提供给无极放电灯的放电腔G。

驱动控制电路为所述的一对功率开关Q1和Q2提供驱动控制信号。由变压器T的一个绕组构成的驱动电感L1、两个相互反方向串联的击穿元件D1、D2，以及电容C1所构成的驱动控制电路为功率开关Q1提供驱动控制信号。同样由变压器T的一个绕组构成的驱动电感L2、两个相互反方向串联的击穿元件D3、D4，以及电容C2所构成的驱动控制电路为功率开关Q2提供驱动控制信号。电容C1用于限制功率开关Q1的控制电极1b和主电极1a之间的电压的变化率，同样电容C2用于限制功率开关Q2的控制电极2b和主电极2a之间的电压的变化率，这样有利于保证在功率开关Q1和Q2的开关摸式中的空载时间，其中两个功率开关Q1和Q2在任一功率开关导通的时间里另一功率开关是断开的。另外，连接于功率开关Q1的控制电极1b和主电极1a之间的一对击穿元件D1、D2，或连接于功率开关Q2的控制电极2b和主电极2a之间的一对击穿元件D3、D4，例如是两对齐纳二极管，用于限制功率开关Q1在控制电极1b和主电极1a之间的最大电压，或是限制功率开关Q2在控制电极2b和主电极2a之间的最大电压，这有利于保护功率开关Q1和Q2。

启动电路ST由电阻R1、R2、R3和电容C3所组成。启动电路ST在未加电工作前，电容C3上的电压为零，而在启动工作期间，因电容C3的容量较电容C1的容量大而有相对较长的时间常数，串联连接的驱动电感L1基本上是短路的。例如选用电阻R1、R2、R3的阻值相等，则在刚接通公用交流电源时，节点E和公共节点C处的电压约为直流电压源S输出电压的三分之一，电容C3开始从左向右充电，直到电容C3上的电压达到功率开关Q1的阈值电压时，功率开关Q1进入导通状态，这时经功率开关Q1在谐振负载回路中产生电流，接着谐振负载回路中的电流通过变压器T的作用产生功率开关Q1和Q2的再生控制，从而达到了启动工作的目的。在启动后的稳定工作期间，节点E的电压和公共节点C的电压大约相等，约为直流电压源S输出电压的二分之一，这样电容C3不再通过电阻R1、R2充电，以致再次产生启动功率开关Q1导通的启动信号。

以下简述其工作过程：本发明的电路装置加电激励时，直流电压源S的输出电压通过由电阻R1、R2、R3和电容C3所组成的启动电路ST向电容C3充电，当电容C3上的电压达到功率开关Q1的阈值电压时，功率开关Q1导通，这时就在谐振负载回路中产生电流，由于变压器T的耦合作用，使两个驱动控制电路产生了相位相反而幅度基本相同的驱动控制信号，从而使功率开关Q1和Q2形成自激振荡，自激振荡的高频能量通过谐振负载回路中的灯电感L4提供给无极放电灯的放电腔G。

图2给出了本发明的另一个实施例，与图1所示的实施例相比，只是驱动控制电路的组成略有不同，在功率开关Q1和Q2的控制电极1b、2b上串联了小电阻(例如10Ω)R4或R5，这有利于保护功率开关Q1和Q2。

图3给出了本发明的又一个实施例，与图1所示的实施例相比，只是启动电路中的电阻R3的连接位置略有不同，电阻R3并接于谐振负载回路的一个电容C5的两端，这种连接方式可以使灯电感L4处于断路状态时，本发明的电路装置不启动工作。

对于直流电源S的输出电压为310伏特、额定功率为48瓦的无极放电灯来说，图1所示实施例的一例的技术结构参数为：

功率开关Q1、Q2为IRF820

稳压二极管D1、D2、D3、D4为15V

电容C1、C2为470PF

电容C3＝0.1μF

电容C4＝680PF

电容C5＝1000PF

电阻R1＝R2＝R3＝1MΩ

驱动电感L1＝L2＝1.2μH

扼流电感L3＝25μH

灯电感L4＝12μH

按照本发明的基本结构组成原理和说明，本领域的技术人员可以在其范围内设计出不同的实施例。

Claims

1、用于无极放电灯的一种包括自振荡DC/AC变换器的电路装置，这种变换器具有：

一个谐振负载回路，由第一电容(C4)、第二电容(C5)、扼流电感(L3)和灯电感(L4)所组成，它通过灯电感(L4)为无极放电灯的放电腔(G)提供高频能量；

一个DC/AC变流电路，它有串联连接在直流电压源(S)的第一和第二输出端(A、B)之间的第一功率开关(Q1)和第二功率开关(Q2)，该对功率开关的串接点与公共节点(C)相连，并在公共节点(C)和基准节点(D)处与所述的谐振负载回路相连，为谐振负载回路提供高频能量；

一个驱动控制电路，由第一驱动电感(L1)、第二驱动电感(L2)、第三电容(C1)、第四电容(C2)和二极管(D1、D2、D3、D4)所组成，为所述的第一、第二功率开关提供驱动控制信号；

其特征在于：

1)、设置了一个具有三个绕组的变压器(T)，其变压器(T)的一个绕组作为所述的谐振负载回路中的扼流电感(L3)，其变压器(T)的另外二个绕组作为所述的驱动控制电路中的第一驱动电感(L1)和第二驱动电感(L2)；

2)、一个启动电路(ST)，由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第五电容(C3)所组成，用于产生启动信号。

2、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的谐振负载回路具有一个由扼流电感(L3)与第一电容(C4)串联的串联谐振回路及与该串联谐振回路的第一电容(C4)相并联的一个由第二电容(C5)与灯电感(L4)串联的支路，在此，第一电容连同第二电容及灯电感构成一个并联谐振回路，并且第一电容是属于两个谐振回路的。

3、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的启动电路中的第五电容(C3)连接于所述的DC/AC变流电路中的第一功率开关(Q1)的控制端(E)和所述的驱动控制电路中的第一驱动电感(L1)的一端(F)之间。

4、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的启动电路中的第一电阻(R1)与第二电阻(R2)串接在一起，其串接点与所述的DC/AC变流电路中的第一功率开关(Q1)的控制端(E)相连，第一电阻与第二电阻串接后的两端分别与直流电压源(S)的第一和第二输出端(A、B)相连。

5、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的启动电路中的第三电阻(R3)连接于所述的公共节点(C)和基准节点(D)之间。

6、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的启动电路中的第三电阻(R3)并接于所述的谐振负载回路的第一电容(C4)的两端。

7、如权利要求1所述的电路装置，其特征在于所述的启动电路中的第三电阻(R3)并接于所述的谐振负载回路的第二电容(C5)的两端。