CN101252802B - 用于低输入电压的电荷泵电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于低输入电压的电荷泵电子镇流器，该电荷泵电子镇流器包括由两个开关晶体管组成的DC/AC逆变电路、由电感和电容组成的谐振电路，此外还包括将较低的输入交流电压转换为较高的输出直流电压的倍压整流电路以及由电感和第一泵电容组成的电荷泵电路。这种电荷泵电子镇流器能够解决在灯点燃时的高电压应力问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电荷泵电子镇流器。
背景技术
近年来，采用充电电容和高频交流源来进行功率因数校正(PFC)的电子镇流器成为极具吸引力的电路拓扑。因为充电电容按类似“电荷泵”的方式来调整输入电流的波形，所以这类电路也叫做“电荷泵”功率因数调节器。图1示出了典型的电荷泵电子镇流器电路。该电荷泵电子镇流器包括桥式整流电路、由泵电容Cin、二极管Dc与储能电容CB组成的电荷泵电路、由晶体管Q1及Q2组成的DC/AC逆变电路、由电感Lr1及电容Cr1组成的谐振电路以及隔直电容器Cb1。
然而，通常针对220V-240V的输入电压来设计这种电荷泵电子镇流器。在输入电压为220V-240V的情况下，在灯点燃时电路中存在高的电压应力。
而在一些应用场合中，输入电压、即交流源的输出电压通常为低电压、例如127V。因此，需要一种用于低输入电压的电荷泵电子镇流器电路，该电路能够解决高电压应力的问题，并且是成本有效的且简单的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于低输入电压的简单的电荷泵电子镇流器。
根据本发明的一种实施方案，提供一种用于低输入电压的电荷泵电子镇流器，该电荷泵电子镇流器包括由两个开关晶体管组成的DC/AC逆变电路、由谐振电感和谐振电容组成的谐振电路，此外还包括用于将较低的输入交流电压转换为较高的输出直流电压的倍压整流电路以及由电感和第一泵电容组成的电荷泵电路。
在一种优选的实施方案中，所述第一泵电容的一端与所述倍压整流电路的第一输入端相连接并且经由所述电荷泵电路的电感与交流电源的一个输出端相连接，并且所述第一泵电容的另一端经由灯与所述谐振电容相连接，所述倍压整流电路的第二输入端与所述交流电源的另一个输出端相连接。
在一种优选的实施方案中，所述倍压整流电路是由两个二极管和两个电容构成的二倍压整流电路。
在一种优选的实施方案中，所述两个二极管的连接点为所述倍压整流电路的第一输入端，并且所述两个电容的连接点为所述倍压整流电路的第二输入端，并且由包含所述两个二极管的第一半桥和包含所述两个电容的第二半桥构成的并联电路的两端为所述倍压整流电路的输出端。
在一种优选的实施方案中，该电荷泵电子镇流器还包括关断保护电路，其中该关断保护电路具有晶闸管。
在一种优选的实施方案中，该电荷泵电子镇流器还包括一端连接到所述第一泵电容的所述另一端上而另一端连接到所述晶闸管的阳极上的第一电阻，并且还包括一端连接到所述第一泵电容的所述另一端上而另一端连接到所述倍压整流电路的一个输出端上的第二电阻。
在一种优选的实施方案中，还设置有分别连接在所述第一半桥和所述倍压整流电路的输出端之间的第三二极管和第四二极管，其中所述第三二极管和第四二极管与所述第一半桥的两个二极管是同向串联的，并且该电荷泵电子镇流器还包括第二泵电容，该第二泵电容的一端与所述第一泵电容的所述另一端连接并且另一端连接到所述第一半桥与第四二极管的连接点上。
附图说明
下面借助附图来更详细地阐述本发明，其中：
图1示出现有技术中的典型的电荷泵电子镇流器电路；
图2示出根据本发明的电荷泵电子镇流器的基本等效电路；
图3示出根据本发明的具有关断保护电路的电荷泵电子镇流器的等效电路；以及
图4示出根据本发明的具有关断保护电路的改进的电荷泵电子镇流器的等效电路。
具体实施方式
下面参考附图借助实施例来更详细地阐述本发明。
在图2中示出了根据本发明的电荷泵电子镇流器的基本等效电路。该电荷泵电子镇流器包括由开关晶体管Q1、Q2组成的DC/AC逆变电路、由电感L2和电容C4组成的谐振电路，此外还包括由二极管D1、D2以及电容C1、C2组成的倍压整流电路以及由电感L1和泵电容C3组成的电荷泵电路。该倍压整流电路用于将所输入的较低的交流电压转换为电压值加倍的直流电压、也即升高总线电压(Vbus＝VC1+VC2)。该泵电容C3经由一个灯(或多个灯)与谐振电容C4相连接。
这种电路结构避免了在点燃周期期间总线的高电压应力。因为如果灯没有被点燃，则电荷泵电路将根本不工作。在灯已被点燃之后，电容C4将是高频交流源，用于与泵电容C3一起进行功率因数校正。
在输入电压为127V以及输入功率为35.4W的情况下，使用本发明的电荷泵电子镇流器得到了较理想的实验结果：PF(功率因数)＝0.96，THD(总谐波失真)＝6.5％，Ilamp rms＝295.3mA，CF(波峰比)＝1.6，Vbus＝385V。
在图3中示出了根据本发明的具有关断保护电路的电荷泵电子镇流器的等效电路。在该电路中设有关断保护电路，该关断保护电路包括晶闸管D3。
现在，许多通用的镇流器都配备有关断保护电路，而大多数关断保护电路都将晶闸管用作核心部件。在这种情况下，镇流器电路必须为晶闸管提供足够的保持电流以维持关断保护电路，因为晶闸管在导通时，如果主回路电流、即保持电流减小到接近于零，晶闸管则将断开，关断保护电路也将停止工作。
在图3中所示的电荷泵电子镇流器中，在晶闸管D3被接通时，半桥开关将被断开，并且点A处的电压将被下拉到接近于零。然而，为了维持关断保护电路，晶闸管D3的足够的保持电流是必要的。
在本发明的电荷泵电子镇流器中，采用大的泵电容C3以便获得电荷泵电子镇流器的较好的性能。但另一方面，泵电容C3对保持电流产生很大的影响。泵电容C3越大，所获得的调制电流也将越大。如果这种调制电流足够大以将晶闸管D3的保持电流下拉到零，则晶闸管将断开并且关断保护电路将断路。
因此，为了解决这一问题，提出图4中所示的根据本发明的具有关断保护电路的改进的电荷泵电子镇流器。在该改进的电荷泵电子镇流器中，设置有另一泵电容C5并且在倍压整流电路中设置有两个附加的二极管D4和D6。这种采用两个泵电容C3和C5的电荷泵电子镇流器不仅能够实现相当好的功率因数校正，而且能够为晶闸管提供足够的保持电流以维持关断保护电路。
尽管已参考本发明的优选实施例来描述了本发明，但并不意图将本发明限于这些具体实施例。本领域的技术人员将认识到在不背离如所附的权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的情况下能够实现所公开的主题的各种变型、改进和组合。
Claims (6)
1.一种用于低输入电压的电荷泵电子镇流器，包括由两个开关晶体管（Q1，Q2）组成的DC/AC逆变电路、由谐振电感（L2）和谐振电容（C4）组成的谐振电路，其中所述电荷泵电子镇流器还包括用于将较低的输入交流电压转换为较高的输出直流电压的倍压整流电路（D1，D2，C1，C2）以及由电感（L1）和第一泵电容（C3）组成的电荷泵电路，其中所述第一泵电容（C3）的一端与所述倍压整流电路的第一输入端相连接并且经由所述电荷泵电路的电感（L1）与交流电源的一个输出端相连接，而所述第一泵电容（C3）的另一端经由灯与所述谐振电容（C4）的第一端和谐振电路的谐振电感（L2）的第一端相连接，所述谐振电容（C4）的第二端与DC/AC逆变电路的第二开关晶体管（Q2）的第一端与倍压整流电路的第一输出端的连接点相连接，谐振电感（L2）的第二端与在所述第二开关晶体管（Q2）的第二端与第一开关晶体管（Q1）的第一端之间的连接点相连接，第一开关晶体管（Q1）的第二端与倍压整流电路的第二输出端相连接，和所述倍压整流电路的第二输入端与所述交流电源的另一个输出端相连接。
2.如权利要求1所述的电荷泵电子镇流器，其特征在于，所述倍压整流电路（D1，D2，C1，C2）是由两个二极管（D1，D2）和两个电容（C1，C2）组成的二倍压整流电路。
3.如权利要求2所述的电荷泵电子镇流器，其特征在于，所述两个二极管（D1，D2）的连接点为所述倍压整流电路的第一输入端，所述两个电容（C1，C2）的连接点为所述倍压整流电路的第二输入端，并且由包含所述两个二极管（D1，D2）的第一半桥和包含所述两个电容（C1，C2）的第二半桥构成的并联电路的两端为所述倍压整流电路的输出端。
4.如权利要求3所述的电荷泵电子镇流器，其特征在于，所述电荷泵电子镇流器还包括关断保护电路，其中该关断保护电路具有晶闸管（D3）。
5.如权利要求4所述的电荷泵电子镇流器，其特征在于，所述电荷泵电子镇流器还包括一端连接到所述第一泵电容（C3）的所述另一端上而另一端连接到所述晶闸管（D3）的阳极上的第一电阻（R1），并且还包括一端连接到所述第一泵电容（C3）的所述另一端上而另一端连接到所述倍压整流电路的一个输出端上的第二电阻（R2）。
6.如权利要求5所述的电荷泵电子镇流器，其特征在于，还设置有分别连接在所述第一半桥和所述倍压整流电路的输出端之间的第三二极管（D4）和第四二极管（D6），其中所述第三二极管和第四二极管与所述第一半桥的两个二极管是同向串联的，并且该电荷泵电子镇流器还包括第二泵电容（C5），该第二泵电容的一端与所述第一泵电容（C3）的所述另一端连接并且另一端连接到所述第一半桥与第四二极管（D6）的连接点上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130821 Termination date: 20150225 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |