CN101170863A - 一种电流激励无磁环反馈式镇流器 - Google Patents
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Abstract
一种电流激励无磁环反馈式镇流器，包括一滤波整流电路、一开关和谐振电路和含电容的灯管负载。其中，滤波整流电路的输出端与开关和谐振电路的输入端相连接；开关和谐振电路的输出端与灯管负载相连接，它包括一由电阻R1、R2、电容C3、二极管D5、触发二极管DB3组成的触发电路，一由三极管Q1、Q2和电阻组成的半桥电路和一由主绕组T3和二副绕组T1、T2构成的三绕组电感变压器T。本发明的电流激励无磁环反馈式镇流器中开关和谐振电路采用三极管半桥电路并配合电感变压器实现驱动反馈，使得镇流器具有无磁环的优点，提高了灯管负载的可靠性，同时也简化了电路的结构，生产工艺简单，更有利于电子镇流器的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种镇流器，尤其涉及一种电流激励无磁环反馈式镇流器。
技术背景
现在市场上可得到的一体化电子镇流器，其中绝大多数是由EMI滤波器、整流器、逆变器及灯管负载组成的。逆变器电路是将整流后的直流电压转换成高频电压，用来驱动荧光灯管使之发光，其中逆变器有许多类型，最常用的有半桥逆变电路、回扫式逆变电路、推挽式逆变电路，以上逆变电路一般用磁环变压器来实现。而使用磁环变压器存在着以下缺点：
电路中晶体管的导通与截止通过磁环变压器来驱动，当外界电源波动(上升或下降)，引起驱动电压变化，或者激励不足，或者驱动过分，导致三极管发热严重，甚至过热而烧毁，降低了灯管负载的可靠性。
磁环的加工和绕制费工费时，不利于大量生产。电路的工作频率受磁环的参数、温度的影响很大，其数值很难控制在一定范围内。如果对频率范围还有要求，在大量生产中很难做到。
为了减少使用磁环给电子镇流器带来的影响，在授予中科院微电子中心的中国实用新型专利的专利号99211363.6中公开了“一种具无磁环镇流器的节能灯”，该节能灯镇流器的半桥功率放大器由场效应管实现，但场效应管的生产工艺较复杂，且可选择性较差；此外，该节能灯镇流器的驱动限流器是通过一负载变压器来实现的，因此，此驱动限流器必需连接有电感L1，L2及电容C1，C2(参考图1)，引起电路复杂，成本增加，也不利于电子镇流器的小型化。
发明内容
本发明的目的是为克服以上缺点而提供一种电流激励无磁环反馈式镇流器，该电子镇流器的开关和谐振电路采用三极管半桥电路并配合电感变压器实现驱动反馈，更有利于电子镇流器的小型化。
实现上述目的的技术方案是：一种电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，包括一滤波整流电路、一开关和谐振电路和含电容的灯管负载，其中：
所述滤波整流电路的输出端与开关和谐振电路的输入端相连接；
所述开关和谐振电路的输出端与灯管负载相连接，它包括一由电阻R1、R2、电容C3、二极管D5、触发二极管DB3组成的触发电路以给开关和谐振电路提供开始工作的脉冲电流，一由三极管Q1、Q2和电阻组成的半桥电路和一由主绕组T3和二副绕组T1、T2构成的三绕组电感变压器T，其中，三极管Q1的射极通过一电阻R5与Q2的集电极连接，该电阻R5与三极管Q2的集电极之间有一结点S，三极管Q1的集电极与结点S之间并联电阻R1和一电容C2，电阻R1的一端与滤波整流电路的3端相连，另一端通过一并联的电阻R2和二极管D5与电容C3串联至滤波整流电路的1端，该二极管D5的正极通过一双向二极管DB3接至三极管Q2的基极，负极经S结点与副绕组T1的4端以及主绕组T3的1端相连，三极管Q1的基极通过一电阻R3与副绕组T1的3端相连，三极管Q2的基极通过一电阻R4与副绕组T2的6端相连，三极管Q2的射极通过一电阻R6与副绕组T2的5端相连接，副绕组T2的5端与滤波整流电路的1端相连以使副绕组T1、T2为三极管Q1、Q2提供驱动电流，主绕组T3的2端连接到灯管负载和电容C5以使主绕组T3与电容C5构成串联谐振。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的开关和谐振电路还包括一谐振电容C6，该谐振电容的一端与副绕组T1的2端连接，另一端与副绕组T2的5端相连。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的滤波整流电路为全桥整流电路，它包括一桥式整流器、一对并联的电感和电阻的滤波器以及一与桥式整流器的1端和3端并联的电解电容C1，滤波器的一端通过保险丝与市交流电源连接，另一端连接桥式整流器的4端。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的滤波整流电路的整流电路为倍压整流电路。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，它还包括一功率因数校正电路，其输入端与滤波整流电路的输出端相连，输出端与开关谐振电路的输入端相连。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的功率因数校正电路包括MOS开关管VT1、升压电感L、升压二极管VD、输出电容C0及APFC控制器集成电路，其中升压电感L的一端与桥式整流器的3端相连，另一端通过升压二极管VD与三极管Q1的集电极相连，该二极管VD的负极通过一输出电容C0与桥式整流器的1端相连，该二极管VD的正极通过一MOS开关管VT1与桥式整流器的1端相连，该MOS开关管VT1的栅极与一APFC控制器相连。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的灯管负载包括一灯管和电容C4、C5，该灯管的两端各有两个连接点a、b和a’、b’，一与灯管并联的电容C5与灯管两端一接点b，b’连接，该灯管一端的另一接点a’与三绕组电感变压器的2端相连，该灯管另一端的另一接点a通过一电容C4接至三极管Q1的集电极。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述与灯管并联的电容C5上还并联一PTC预热器件。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述的三绕组电感变压器的主绕组与副绕组的匝数比在范围30∶1～400∶1之间。
在上述的电流激励无磁环反馈式镇流器中，所述半桥电路中电阻R5和R6的阻值相等。
本发明提供一种电流激励无磁环反馈式镇流器，其电路包括：滤波及整流电路；开关及谐振电路；灯管负载。其中，滤波电路用来消除传导所引起的电磁干扰，整流电路将交流电压转换为直流脉动电压；开关谐振电路主要由电感变压器的副绕组反馈为三极管提供驱动电流来形成开关振荡，电感变压器T的主绕组与灯丝电容组成一LC振荡电路，来将灯管起辉点亮。由于该镇流器的开关和谐振电路的三极管半桥电路使用三绕组电感变压器反馈而非通常的磁环反馈来推动三极管形成振荡，使得镇流器具有无磁环的优点，同时也简化了电路的结构，生产工艺简单，提高了灯管负载的可靠性。
附图说明
图1是现有技术的镇流器的电路图；
图2是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例一的电路结构图；
图3是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例二的电路结构图；
图4是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例三的电路结构图；
图5是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例四的电路结构图；
图6是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例五的电路结构图；
图7是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例六的电路结构图；
图8是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例七的电路结构图；
图9是本发明电流激励无磁环反馈式镇流器的实施例八的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的电流激励无磁环反馈式镇流器作进一步说明。
请参阅图2，图中示出了本发明实施例一的电流激励无磁环反馈式镇流器，包括一滤波整流电路10、一开关和谐振电路20和含电容的灯管负载30，现描述如下。
滤波整流电路10的输出端与开关和谐振电路20的输入端相连接，它与市交流电源连接把输入的交流电压经滤波去除电磁干扰转换为直流脉动电压，本实施例中，滤波整流电路10为全桥整流电路，它包括一桥式整流器(D1～D4)、一对并联的电感L0和电阻R0的滤波器以及一与桥式整流器的1端和3端并联的电解电容C1，滤波器的一端或通过一保险丝FU电阻与市交流电源连接，另一端连接桥式整流器的4端。
开关和谐振电路20的输出端与灯管负载30相连接，它包括一由电阻R1、R2、电容C3、二极管D5、触发二极管DB3组成的触发电路以给开关和谐振电路20提供开始工作的脉冲电流，一由三极管Q1、Q2和电阻组成的起功率开关的作用的半桥电路和一由主绕组T3和二副绕组T1、T2构成的三绕组电感变压器T，变压器T的主绕组T3也起扼流作用。较佳地，其主绕组与副绕组的匝数比在范围30∶1～400∶1之间。在开关和谐振电路20中，三极管Q1的射极通过一电阻R5与Q2的集电极连接，该电阻R5与三极管Q2的集电极之间有一结点S，三极管Q1的集电极与结点S之间并联电阻R1和一电容C2，电阻R1的一端与滤波整流电路10的整流器的3端相连，另一端通过一并联的电阻R2和二极管D5与电容C3串联至滤波整流电路10的整流器的1端，该二极管D5的正极通过一双向二极管DB3接至三极管Q2的基极，负极经S结点与副绕组T1的4端以及主绕组T3的1端相连，三极管Q1的基极通过一电阻R3与副绕组T1的3端相连，三极管Q2的基极通过一电阻R4与副绕组T2的6端相连，三极管Q2的射极通过一电阻R6与副绕组T2的5端相连接，副绕组T2的5端与滤波整流电路10的整流器的1端相连以使副绕组T1、T2为三极管Q1、Q2提供驱动电流，主绕组T3的2端连接到灯管负载30和电容C5以使主绕组T3与电容C5构成串联谐振。
灯管负载30包括一灯管和电容C4、C5，电容C4起到隔直流的作用，该灯管的两端各有两个连接点a、b和a’、b’，一与灯管并联的电容C5与灯管两端一接点b，b’连接，该灯管一端的另一接点a’与主绕组T3的2端相连，该灯管另一端的另一接点a通过一电容C4接至三极管Q1的集电极。在一较佳实施例中，电容C5上还并联一PTC预热器件。
请参阅图3，图中示出了本发明实施例二的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例含有所有实施例一的电路，只是在开关和谐振电路20中增加了一谐振电容C6，该谐振电容的一端与主绕组T3的2端连接，另一端与副绕组T2的5端相连。
请参阅图4，图中示出了本发明实施例三的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例的开关和谐振电路20以及灯管负载30与实施例一相同，只是在滤波整流电路10中，本实施例的滤波整流电路10的整流电路为由二极管和二电容组成的倍压整流电路。
请参阅图5，图中示出了本发明实施例四的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例含有所有实施例三的电路，只是在开关和谐振电路20中增加了一谐振电容C6，其电路连接方式与实施例二相同。
请参阅图6，图中示出了本发明实施例五的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例除了含有所有实施例一的电路外，还包括一功率因数校正电路40。值得注意的是，安装此功率因数校正电路40可以根据电流激励无磁环反馈式镇流器所需要达到的功率而选择是否需要。该电路输入端与滤波整流电路10的输出端相连，输出端与开关谐振电路20的输入端相连。该功率因数校正电路40包括MOS开关管VT1、升压电感L、升压二极管VD、输出电容C0及APFC控制器集成电路，其中升压电感L的一端与桥式整流器的3端相连，另一端通过升压二极管VD与三极管Q1的集电极相连，该二极管VD的负极通过一输出电容C0与桥式整流器的1端相连，该二极管VD的正极通过一MOS开关管VT1与桥式整流器的1端相连，该MOS开关管VT1的栅极与一APFC控制器相连。
请参阅图7，图中示出了本发明实施例六的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例含有所有实施例五的电路，只是在开关和谐振电路20中增加了一谐振电容C6，其电路连接方式与实施例二相同。
请参阅图8，图中示出了本发明实施例七的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例含有所有实施例三的电路，只是还包括一功率因数校正电路40，它的电路连接方式与实施例五中的连接方式相同。
请参阅图9，图中示出了本发明实施例八的电流激励无磁环反馈式镇流器，该实施例含有所有实施例七的电路，只是在开关和谐振电路20中增加了一谐振电容C6，其电路连接方式与实施例二相同。
本发明的工作原理是：加上电源后，由直流电压提供的电流经触发电路的电阻R1、R2对积分电容C3进行充电，一旦其电压达到并超过触发二极管DB3的转折电压(约30～40V)后，该二极管击穿导通，并有电流流入三极管Q2的基极，使Q2导通。随着三极管Q2的集电极电流的增大，在电感变压器的主绕组T3上产生感应电动势，同时在副绕组上T1、T2也产生感应电动势，其极性是使各绕组上用·表示的同名端为正，从而使Q2的基极电位升高，基极电流、集电极电流进一步加大，基极电位又进一步的升高。这样，就在电路中产生连锁反应，而这种连锁的正反馈作用使Q2导通并饱和。Q2发射极电阻R6在电路中起着电流负反馈的作用，在连锁反应的过程中，基极电流的增加使得在R6上产生的压降也要增加，压降的增加部分回送到Q2的基极-发射极回路中去，使得外加于Q2基极-发射极电压减少，因此基极电流也自动减少，从而牵制了集电极电流的增加。如果加大发射极电阻R6的阻值，则可以增加其负反馈作用，可以提高工作频率。
三极管Q2导通后，随着流过三极管Q2集电极电流的增加，会出现电感变压器副绕组T2上的电压低于三极管Q2基极电压的情况，使基极电流反向，因此三极管Q2从饱和状态退出，进入放大状态，一旦进入放大状态，流过三极管Q2集电极电流的下降通过电感变压器的正反馈使基极电流减少，集电极电流进一步减少，Q2很快地跳变为截止，与此同时，电感变压器副绕组T1上的电压改变极性，上正下负，延迟了一段时间后，三极管Q1有电流产生，电感变压器将产生与Q2集电极电流增加时相反的感应电动势，导致Q1基极及集电极电流进一步加大，因此Q1迅速由截止变为导通。Q1发射极电阻R5在电路中也是起着电流负反馈的作用，其工作原理与R6相同，在电路中R5、R6选用相同的阻值。
上述过程周而复始地重复下去，Q1、Q2轮流导通与截止，在两个半桥的中点之间形成交变的方波电压，此交变电压经过启动电容C5，电感变压器主绕组电感T3的串联谐振作用，其电流波形变为接近正弦波，幷在C5上产生一个很高的电压加在灯管上，从而将灯管起辉点亮。
需要说明的是：以上仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，包括一滤波整流电路、一开关和谐振电路和含电容的灯管负载，其中：
所述滤波整流电路的输出端与开关和谐振电路的输入端相连接；
所述开关和谐振电路的输出端与灯管负载相连接，它包括一由电阻R1、R2、电容C3、二极管D5、触发二极管DB3组成的触发电路以给开关和谐振电路提供开始工作的脉冲电流，一由三极管Q1、Q2和电阻组成的半桥电路和一由主绕组T3和二副绕组T1、T2构成的三绕组电感变压器T，其中，三极管Q1的射极通过一电阻R5与Q2的集电极连接，该电阻R5与三极管Q2的集电极之间有一结点S，三极管Q1的集电极与结点S之间并联电阻R1和一电容C2，电阻R1的一端与滤波整流电路的3端相连，另一端通过一并联的电阻R2和二极管D5与电容C3串联至滤波整流电路的1端，该二极管D5的正极通过一双向二极管DB3接至三极管Q2的基极，负极经S结点与副绕组T1的4端以及主绕组T3的1端相连，三极管Q1的基极通过一电阻R3与副绕组T1的3端相连，三极管Q2的基极通过一电阻R4与副绕组T2的6端相连，三极管Q2的射极通过一电阻R6与副绕组T2的5端相连接，副绕组T2的5端与滤波整流电路的1端相连以使副绕组T1、T2为三极管Q1、Q2提供驱动电流，主绕组T3的2端连接到灯管负载和电容C5以使主绕组T3与电容C5构成串联谐振。
2.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的开关和谐振电路还包括一谐振电容C6，该谐振电容的一端与副绕组T1的2端连接，另一端与副绕组T2的5端相连。
3.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的滤波整流电路为全桥整流电路，它包括一桥式整流器、一对并联的电感和电阻的滤波器以及一与桥式整流器的1端和3端并联的电解电容C1，滤波器的一端通过保险丝与市交流电源连接，另一端连接桥式整流器的4端。
4.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的滤波整流电路的整流电路为倍压整流电路。
5.根据权利要求1或2所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，它还包括一功率因数校正电路，其输入端与滤波整流电路的输出端相连，输出端与开关谐振电路的输入端相连。
6.根据权利要求5所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的功率因数校正电路包括MOS开关管VT1、升压电感L、升压二极管VD、输出电容C0及APFC控制器集成电路，其中升压电感L的一端与桥式整流器的3端相连，另一端通过升压二极管VD与三极管Q1的集电极相连，该二极管VD的负极通过一输出电容C0与桥式整流器的1端相连，该二极管VD的正极通过一MOS开关管VT1与桥式整流器的1端相连，该MOS开关管VT1的栅极与一APFC控制器相连。
7.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的灯管负载包括一灯管和电容C4、C5，该灯管的两端各有两个连接点a、b和a’、b’，一与灯管并联的电容C5与灯管两端一接点b，b’连接，该灯管一端的另一接点a’与三绕组电感变压器的2端相连，该灯管另一端的另一接点a通过一电容C4接至三极管Q1的集电极。
8.根据权利要求7所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述与灯管并联的电容C5上还并联一PTC预热器件。
9.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述的三绕组电感变压器的主绕组与副绕组的匝数比在范围30∶1～400∶1之间。
10.根据权利要求1所述的电流激励无磁环反馈式镇流器，其特征在于，所述半桥电路中电阻R5和R6的阻值相等。
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