CN101242699B - 无极灯镇流器智能散热控制装置 - Google Patents

Abstract

一种无极灯镇流器智能散热控制装置，包括镇流器壳体，壳体内装有镇流器功率输出磁环，镇流器壳体上装有直流电风扇。智能散热控制电路包括电感线圈，其绕在功率输出磁环上，感应出的电压经整流、滤波形成直流电压供直流电风扇使用，经稳压后供整个电路使用，再经精密稳压后为双运算放大器提供基准参考电压。热敏电阻贴在镇流器的功率管上或功率管的散热片上，检测的温度传感信号经抗干扰后传递给双运算放大器，经放大、抗干扰、比较、翻转后一路经驱动电路与直流电风扇连接，控制直流电风扇的工作和停止；另一路正反馈到双运算放大器的同相输入端。本发明能自动地降低无极灯镇流器的工作温度，提高了镇流器的可靠性、延长了其使用寿命。

Description

无极灯镇流器智能散热控制装置

技术领域

本发明涉及一种无极灯镇流器智能散热控制装置，尤其涉及一种无极灯镇流器智能散热控制装置。

背景技术

本申请人接触和维修过许多无极灯镇流器，因镇流器壳体上只有散热片无风扇，发现大多数无极灯镇流器都是因为温升过高，内部的许多电子元器件不同程度的提前损坏，特别是电解电容器尤为严重。许多厂家的介绍都说其寿命高达60000～10000小时，但实际应用中却发现无极灯的镇流器温升都很高(环境温度为摄氏25℃时，实测高达70℃，功率大一点的甚至高至85℃以上)，故障率很高。电子元器件长期工作在如此高温环境中其可靠性必然下降，提前报废，寿命缩短，要提高可靠性、延长其寿命就必须设法降低工作时的温升。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以按照设定温度自动地降低无极灯镇流器工作温度的无极灯镇流器智能散热控制装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无极灯镇流器智能散热控制装置，包括镇流器壳体，镇流器壳体内装有镇流器功率输出磁环L1，其特征是：镇流器壳体上装有直流电风扇M，镇流器壳体内装有智能散热控制电路；智能散热控制电路包括：电感线圈L，电感线圈L绕在所述的镇流器壳体内的功率输出磁环L1上，电感线圈L感应出的电压，经整流、滤波形成直流电压供直流电风扇M使用，经稳压后输出直流电压供整个电路使用，再经精密稳压后为双运算放大器U2提供基准参考电压；热敏电阻RT为温度传感元件，紧贴在镇流器的功率管上或功率管的散热片上，或者直接装在镇流器壳体空间内；由热敏电阻RT检测的温度传感信号经抗干扰电路后传递给双运算放大器U2，经双运算放大器U2放大、抗干扰、比较、翻转后一路经驱动电路与所述的直流电风扇M连接，控制直流电风扇M的工作和停止；另一路经反馈电路正反馈到双运算放大器U2中的比较器A2的同相输入端。

根据所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述双运算放大器U2为一只内含两个完全相同而且相互独立的运算放大器A1、A2，其中一个放大器A1接成线性放大器，另一个放大器A2接成比较器。

根据所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的双运算放大器U2中的比较器A2的输出端与驱动电路之间串联有发光二极管LED。

根据所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的反馈电路由防逆流二极管D3和电阻R13组成正反馈电路。

根据所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的直流电风扇M采用双滚珠直流无刷电机风扇。

根据所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的抗干扰电路为RC积分电路。

本发明可按照设定的温度自动地降低无极灯镇流器的工作温度，提高了镇流器的可靠性，同时延长可了镇流器的使用寿命。本发明除了直流电风扇和感温元件热敏电阻外，其余全部采用贴片元器件，体积小，重量轻，功耗甚微。

附图说明

图1为本发明的控制电路原理图。

图2为本发明的控制电路方框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的技术构思：

本申请人经过反复实验，认为采用风扇散热降温效果很好，但是风扇及其控制部分的供电是个问题，因为采用交流220V的风扇体积过大，只有直流供电的风扇体积很小，又因为风扇需安装在镇流器的外壳上，尽量不要采用市电直接供电，那样不安全。于是，本申请人经过反复实验了许多种供电方法，最后采用在无极灯镇流器的输出磁环L1上绕电感线圈L获取电压，然后经二极管整流后给风扇和控制部分供电的方法取得成功，这样一来就能使用体积很小的直流电风扇了。考虑到环境温度等因素的影响，风扇设计为摄氏最高温度为60℃(环境温度为摄氏25℃时)时工作，温度下降到53～55℃时停止，始终不超过60℃(本装置电路的开、停也可以根据不同的需要和要求作相应的调整)，保证了各元器件在良好的、可靠的低温环境下工作(有关资料中说温度每升高2摄氏度，其元器件的可靠性就要下降8％左右)，对延长镇流器的使用寿命有很大的帮助。

本发明的技术方案：

本发明如图1、图2所示，无极灯镇流器智能散热控制装置，包括镇流器壳体，镇流器壳体内装有镇流器功率输出磁环L1，镇流器壳体上装有直流电风扇M，镇流器壳体内装有智能散热控制电路。智能散热控制电路包括：电感线圈L，电感线圈L绕在镇流器壳体内的功率输出磁环L1上，电感线圈L感应出的电压，经整流、滤波形成直流电压供直流电风扇M使用，经稳压后输出直流电压供整个电路使用，再经精密稳压后为双运算放大器U2提供基准参考电压。热敏电阻RT为温度传感元件，紧贴在镇流器的功率管上或功率管的散热片上，或者直接装在镇流器壳体空间内。由热敏电阻RT检测的温度传感信号经抗干扰电路后传递给双运算放大器U2，经双运算放大器U2放大、抗干扰、比较、翻转后一路经驱动电路直流电风扇M连接，控制直流电风扇M的工作和停止；另一路经反馈电路正反馈到双运算放大器U2中的比较器A2的同相输入端。

上述的双运算放大器U2为一只内含两个完全相同而且相互独立的运算放大器A1、A2，其中一个放大器A1接成线性放大器，另一个放大器A2接成比较器。

上述的双运算放大器U2中的比较器A2的输出端与驱动电路之间串联有发光二极管LED。

上述的反馈电路由防逆流二极管D3和电阻R13组成正反馈电路。

上述的直流电风扇M采用双滚珠直流无刷电机风扇。

上述的抗干扰电路为RC积分电路。

本发明的工作原理：

本发明根据电磁感应原理，在已有的无极灯镇流器壳体内的功率输出磁环L1上(工作于2～3MHz)上绕1圈或2圈电感线圈L，经超快恢复二极管D1整流，滤波电容C1滤波，在滤波电容C1两端产生约8～13V的直流电压，再经三极管V1、稳压二极管D2组成的串联稳压电路输出5.5V的电压供双运算放大器U2使用，2.5V基准参考电压由精密三端稳压器U1(精密三端-TL431)提供。

无极灯工作时，绕在镇流器壳体内的功率输出磁环上的电感线圈L便感应出电压，经整流二极管D1整流、滤波电容C1滤波，在滤波电容C1上形成约8～13V的直流电压，R1为保险电阻，由稳压二极管D2及三极管V1组成串联稳压输出5.5V的电压供整个电路使用，稳压二极管D2的稳压值为6.2V，偏置R2是三极管V1的偏置电阻，2.5V的基准参考电压由精密三端稳压器U1(精密三端TL431)及限流电阻R3组成。滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5的作用是电源滤波。

本发明采用双运算放大器U2(LM4558、LM258或LM358等通用双运算放大器)为控制部分的核心元器件，双运算放大器U2是一只内含两个完全相同而且相互独立的运算放大器(A1、A2)，其中一个放大器A1作为线性放大器，处理由温度传感器送过来的随温度变化而变化的电压，另一个放大器A2接成比较器。

温度传感由负温度的热敏电阻RT担任，由于热敏电阻RT是紧贴在镇流器内功率管或功率管的散热片上安装的，或者直接装在镇流器壳体空间内。当镇流器内的温度升高时，热敏电阻RT的阻值相应的减小，镇流器内的温度降低时，热敏电阻RT阻值相应的增大。电阻R6与热敏电阻RT串连，电阻R6两端的电压会实时的反映温度的变化。温度升高R6上的电压上升，经电阻R5与电容C7组成的积分(抗干扰)后送至由电容C6、电阻R7、电阻R8组成的共模抑制电路，送至线性放大器A1的同相输入端，经线性放大器A1进行增益为4的线性放大(线性放大器A1的增益由电阻R9、电阻R10决定)，经电阻R11、电容C8积分后送至比较器A2的同相输入端，与反相输入端的基准电压进行比较，当高于基准电压(2.5V)时比较器A2翻转，输出高电平(＞4V)，经发光二极管LED及限流电阻R14送到三极管V2的基极，三极管V2饱和导通，风扇得电工作，将镇流器内的热空气排出，同时，比较器A2输出的高电平又经防逆流二极管D3、电阻R13反馈给比较器A2的同相输入端形成正反馈，使比较器A2的翻转有一定的滞回，防止在设定的温度点左右频繁误动作。可调电阻R12可调整比较器A2的翻转工作点。随着镇流器内部温度的降低，热敏电阻RT的阻值逐渐增大，线性放大器A1的输出端的电压不断的降低，电容C8上的电压将流向电阻R11进入线性放大器A1，导致比较器A2的同相输入端的电压不断下降，当下降低于其同相输入端后，比较器A2翻转，输出低电平(＜1V)，风扇停止工作。如此循环，从而保证了镇流器内的温度工作时不至于过高，有效地延长了镇流器的使用寿命。

可调电阻R12的作用是在工作温度为60℃时使比较器A2的输出端为高电平(调试时请断开防逆流二极管D3，调好后再恢复连接防逆流二极管D3)。发光二极管LED的作用有两个：一个作用是防止双运算放大器U2由于器件的离散性导致的输出低电平时大于三极管V2的PN结导通电压0.7V，造成三极管V2的误导通。因为，由于发光二极管LED工作时的压降为1.8～2.2V，增加了发光二极管LED后，既使比较器A2在输出低电压时的电压不为零，甚至为2V时三极管V2也能可靠截止。另一个作用是直观地显示比较器A2的输出状态，给生产、调试和今后的维修带来方便。

散热直流电风扇安装在镇流器外壳的输出端上，向外排风，这样做的目的是为了保证金属壳体内的气压均匀一致(因为排气比吹气更容易达到镇流器内部的气压均匀一致)，散热效果好。风扇采用12V/0.05A的双滚珠(双轴承)直流无刷电机，噪音小，寿命长。

关键部位的元器件的作用、特点：

1：整流二极管D1是供电整流二极管，必须使用反向恢复时间在75nS以下的超快恢复二极管。

2：滤波电容C1是电源滤波电容，由于高频无极灯镇流器是工作在高频状态下(2～3MHz)，用很小的容量就可以满足要求。本电路采用0.1uF/50V。R1是保险电阻。

3：三极管V1、稳压二极管D2的作用是将滤波电容C1上的直流电压进行稳压(除了风扇以外的所有电路使用)输出，偏置电阻R2是稳压二极管D2、三极管V1的偏置电阻，为它们提供工作电流。稳压二极管D2的稳压值为6.2V，三极管V1输出的直流电压是5.5V。

4：精密三端稳压器U1是一只精密三端稳压器件(TL431)，在这里把它连接成2.5V工作状态，作为基准的2.5V参考电压。双运算放大器U2是一只内部含两个相同而各自独立的运算放大器，双运算放大器U2可采用LM4558、LM258或LM358等通用双运算放大器，选材容易，价格低廉。

5：热敏电阻RT是一只负温度系数的热敏电阻，其电阻值随环境的温度升高阻值相应的减小。

6：防逆流二极管D3和电阻R13组成正反馈，使风扇的开/停有一个滞后，防止在设定的温度点频繁误动作。也可以通过改变的阻值改变滞后量。防逆流二极管D3的作用是防止线性放大器A1输出的电压(电容C8上的电流)流向比较器A2的输出端。通过调整可调电阻R12的阻值可设定最高工作温度。

7：发光二极管LED的作用有两个：一个是防止比较器A2在输出低电平时的电压不为零(＞0.7V)，造成三极管V2的误导通。因为，由于发光二极管LED工作时的压降为1.8～2.2V，增加了发光二极管LED后，既使比较器A2在输出低电压时的电压不为零，甚至为2V时三极管V2也能可靠截止。另一个作用是直观地显示比较器A2的输出状态，给生产、调试和今后的维修带来方便。

8：直流电风扇M是一只直流12V/0.05A双滚珠(双轴承)无刷直流电风扇(市售产品)，安装在无极灯电子镇流器的壳体内，工作时将镇流器内的热空气排出(采用抽出式排风方式能保证内部的压力一致)。

9：电感线圈L是一只绕在镇流器壳体内的功率输出磁环L1上的电感线圈，电感线圈L可以绕一圈或二圈，利用电磁感应原理给控制电路供电。

10：该部分电路工作时的最大功耗不大于0.5W，静态消耗功率更小，而且只是当温度达到设定值的时候风扇才工作，其余时间处在静态等候状态，本散热部分对原产品性能没有负面影响。

本发明除了直流电风扇M和感温元件热敏电阻RT外，其余全部采用贴片元器件，体积小，重量轻，功耗甚微。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无极灯镇流器智能散热控制装置，包括镇流器壳体，镇流器壳体内装有镇流器功率输出磁环L1，其特征是：镇流器壳体上装有直流电风扇M，镇流器壳体内装有智能散热控制电路；智能散热控制电路包括：电感线圈L，电感线圈L绕在所述的镇流器壳体内的功率输出磁环L1上，电感线圈L感应出的电压，经整流、滤波形成直流电压供直流电风扇M使用，该直流电压经稳压后输出以供整个智能散热控制电路使用，再经精密稳压后为双运算放大器U2提供基准参考电压；热敏电阻RT为温度传感元件，紧贴在镇流器的功率管上或功率管的散热片上，或者直接装在镇流器壳体空间内；由热敏电阻RT检测的温度传感信号经抗干扰电路后传递给双运算放大器U2，经双运算放大器U2放大、抗干扰、比较、翻转后一路经驱动电路与所述的直流电风扇M连接，控制直流电风扇M的工作和停止；另一路经反馈电路正反馈到双运算放大器U2中的比较器A2的同相输入端；所述双运算放大器U2为一只内含两个完全相同而且相互独立的运算放大器A1、A2，其中一个放大器A1接成线性放大器，另一个放大器A2接成比较器。

2.根据权利要求1所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的双运算放大器U2中的比较器A2的输出端与驱动电路之间串联有发光二极管LED。

3.根据权利要求1所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的反馈电路由防逆流二极管D3和电阻R13组成正反馈电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的直流电风扇M采用双滚珠直流无刷电机风扇。

5.根据权利要求4所述的无极灯镇流器智能散热控制装置，其特征是：所述的抗干扰电路为RC积分电路。

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