CN101325834B - 高压气体放电灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压气体放电灯电子镇流器，属于光电照明技术领域。该镇流器含有滤波电路，还含有微处理器和第一至第四双向开关电路；滤波电路的两输出端分别通过第一和第三双向开关电路并经限流电感接高压气体放电灯的一端；滤波电路的两输出端还通过第二和第四双向开关电路接高压气体放电灯的另一端；微处理器的控制输出端通过隔离驱动电路，分别接第一至第四双向开关电路的受控端，用于以预定导通规律轮流导通所述第一至第四双向开关电路，向高压气体放电灯提供预定频率的脉冲电压。本发明不用电解电容和薄膜电容器，具有耐高温、无污染、使用长寿命等显著优点。

Description

高压气体放电灯电子镇流器

技术领域

本发明涉及一种电子镇流器，尤其是一种高压气体放电灯(HID灯)电子镇流器，属于光电照明技术领域。 

背景技术

据申请人了解，现有(HID)高压气体放电灯电子镇流器均为AC-DC-AC变换电路，其前级通常由滤波、整流、功率因数校正电路组成，用以完成AC/DC的电能变换，形成一个高功率因数的电源母线，既避免电子镇流器对电网形成污染，又为后极高压气体放电灯灯负载提供一个可适应宽电压输入和实现连续不灭弧的稳定直流电源。其后级包括降压、逆变、启动、限流以及控制电路，用以完成DC/AC变换，由于其中的DC部分都需要电容来储存能量，由于电解电容具有单位体积电容量大、价格低等优点，因此在电子镇流器中被普遍使用。 

然而，电解电容也存在着许多弱点，如：寿命短、耐温低、不能承受反向电压、承受过压能力低、承受高峰值电流和有效值电流能力低、有酸污染、不能长时间保存，AC-DC-AC效率低等，这使得其难以适用于“长寿命”、“高温”和“高频含量多的电源和负载”及“无污染”等特殊和高可靠性要求的场合。 

非电解电容由于成本高、体积大，不宜做大功率HID灯的电子镇流器，加之HID灯负载本身的特殊性，启动时的高压和大电流冲击以及HID灯的局部温度很高，在一体化灯具的镇流器安装中存在环境温度高的问题，也不适于采用非电解电容。另外，高频HID灯电子镇流器线路的特点是高压和高纹波，当具有较大损耗角的电解电容器通过纹波电流时，将会产生不可忽略的损耗以及由此损耗引起的温升，此温升对电容寿命的影响比环境温度的影响更直接。尤其是，HID灯电 子镇流器需要高电压、高有效值电流，并有过压、反向电压、高峰值电流以及耐温和长寿命要求，这些都是采用非电解电容所无法满足的。 

检索发现，申请号为200410059174.1、申请日为2004.08.17、名称为《一种高压放电灯高频电子镇流器线路》，申请号为200510113033.8、申请日为2005.10.12、名称为《一种新的HID灯电子镇流器》以及申请号为200610092921.0、申请日为2006.06.17、名称为《一种高压气体放电灯高频电子镇流器线路》的中国发明专利申请分别公开了近年来对高压气体放电灯电子镇流器的改进。然而，这些改进并未脱离AC-DC-AC的变换思路，因此仍不可避免采用各种储能电容。 

发明内容

本发明的目的在于：提出一种耐高温、无污染、并且使用长寿命无电解电容、薄膜电容的高压气体放电灯电子镇流器，从而满足电光源科技不断发展的需要。 

为达到以上目的，本发明的高压气体放电灯电子镇流器含有滤波电路，还含有微处理器和第一至第四双向开关电路；所述滤波电路的两输出端分别通过第一和第三双向开关电路并经限流电感接高压气体放电灯的一端；所述滤波电路的两输出端还通过第二和第四双向开关电路接高压气体放电灯的另一端后经所述限流电感；所述微处理器的控制输出端通过隔离驱动电路耦合，分别接第一至第四双向开关电路的受控端，用于以预定导通规律导通所述第一至第四双向开关电路，向高压气体放电灯提供预定频率的脉冲电压。所述第一至第四双向开关电路分别由开关器件控制的正向桥电路和逆向桥电路构成；所述开关控制器件为可控硅或场效应管，所述正向桥电路和逆向桥电路由二极管组构成。 

本发明实质上是一个将低频交流电压转变为高频交流电压的AC-AC电源变换器，由于彻底打破了传统的AC-DC-AC变换模式，借助程序控制直接由AC-AC转换实现了高频脉冲的发生，因此完全不用电容器件，进而克服了采用电容器件导致的缺点，具有耐高温、无污 染、使用长寿命等显著优点。 

上述高压气体放电灯电子镇流器的进一步完善是，所述第一至第四双向开关电路分别由开关器件控制的正向桥电路和逆向桥电路构成；所述微处理器的控制输出端通过隔离驱动电路耦合，分别接第一至第四双向开关电路中开关器件的控制端，用于以预定导通方向轮流导通所述第一至第四双向开关电路中的各正向桥电路和逆向桥电路，向高压气体放电灯提供预定频率的全波脉冲电压。 

这样，不仅可以完成AC-AC的电能变换，而且形成了一个高功率因数的高频电源，既避免了电子镇流器对电网形成污染，又为后极HID灯负载提供一个可适应宽电压输入和实现连续不灭弧的稳定高频电源。 

上述高压气体放电灯电子镇流器的更进一步完善是，所述微处理器含有第一和第二两组采样信号输入端，所述第一组采样信号输入端接所述第一至第四双向开关电路的输入端，用以采集输入电信号作为微处理器控制同步和换相的依据；所述第二组采样信号输入端接所述第一至第四双向开关电路的输出端，用以采集输出电信号作为微处理器控制恒功率输出，以及实现点火、过截、空截、短路保护的依据。 

这样，微处理器可以根据输入、输出电信号对输出的控制信号进行优化控制，使本发明的电子镇流器具有更多的有益功能，更好地满足大功率高压气体放电灯的恒流恒压高频电源需求。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。 

图1为本发明优选实施例一的电路原理图。 

图2为图1实施例的输出波形图。 

图3为本发明优选实施例二的电路原理图。 

图4为本发明优选实施例三的电路原理图。 

具体实施方式

实施例一 

本实施例的高压气体放电灯电子镇流器如图1所示，交流电源经EMI滤波器构成的滤波电路输入后，两端分别通过第一和第三双向开关电路，并经限流电感T接高压气体放电灯HID的一端，同时此两输出端还分别通过第二和第四双向开关电路接高压气体放电灯HID的另一端。HID并联常规的触发器。 

各双向开关电路分别由一只作为开关器件的场效应管Qi(i＝1、2、3、4)和分别构成开关器件控制正向桥电路和逆向桥电路的两组二极管构成。 

微处理器CPU由独立电源供电，其第一组采样信号输入端①②分别接各双向开关电路输入端处的输入电流和输入电压信号采样点I-IN和V-IN，第二组采样信号输入端③④分别接各双向开关电路输出端处的输出电流和电压信号采样点I-OUT和V-OUT。其触发控制信号输出端⑤接触发器，控制触发器点亮HID灯。该微处理器芯片的控制输出端通过作为隔离驱动电路的光电耦合器件(或变压器)耦合，分别接第一至第四双向开关电路中的场效应管的受控端，用于以包括预定导通方向、导通频率等在内的预定规律轮流导通所述第一至第四双向开关电路中的各正向桥电路和逆向桥电路，向高压气体放电灯提供预定频率的全波脉冲电压(参见图2)。 

具体而言，在交流输入正半周时，微处理器首先控制第一、第四双向开关电路中的Q1、Q4导通，使电流经过第一双向开关电路中的正向桥电路D1-Q1-D4、限流电感T和HID灯，再经过第四双向开关电路中的逆向桥电路D14-Q4-D15，构成正向回路，形成一个正脉冲；接着，控制第二、第三双向开关电路中的Q2、Q3导通，使电流经过第而双向开关电路中的逆向桥电路D9-Q2-D12、HID灯限流电感T， 再经过第三双向开关电路中的正向桥电路D6-Q3-D7，构成反向回路，形成一个负脉冲；接着再控制Q1、Q4导通，.......依次轮流下去。当微处理器根据采集的输入电流、电压信号判断换相，即交流输入负半周时，微处理器首先控制第四、第一双向开关电路中的Q4、Q1导通，使电流经过第四双向开关电路中的逆向桥电路D13-Q4-D16、HID灯后，经限流电感T，再经过第一双向开关电路中的逆向桥电路D2-Q1-D3，构成反向回路，形成一个负脉冲；接着，控制第二、第三双向开关电路中的Q3、Q2导通，使电流经过第二双向开关电路中的逆向桥电路D5-Q3-D8、限流电感T和HID灯，再经过第二双向开关电路中的正向桥电路D10-Q2-D11，构成正向回路，形成一个正脉冲；接着再控制Q4、Q1导通，.......依次轮流下去。从而使输入的交流变成高功率因数的高频交流脉冲，供给HID灯。 

本实施例的镇流器将数字电路和双向开关有机组合，以AC-AC能量转换高频输出的方式，形成了HID等所需的高功率因数高频电源，可以避免电子镇流器对电网形成污染，可适应宽电压输入，保证HID灯连续不灭弧的稳定工作。并且，由于微处理器具有输出电压、电流采样，因此可以实现启动、限流、恒功率输出等各种控制，保护HID灯，使其光效率、使用寿命等都大幅度提高。 

实施例二 

本实施例的高压气体放电灯电子镇流器基本电路与实施例一相同，不同之处在于各双向开关电路分别由一只作为开关器件的可控硅Qi(i＝1、2、3、4)和分别构成开关器件控制正向桥电路和逆向桥电路的两组二极管构成(参见图3，微处理器控制部分与图1完全相通，图3中略去)。 

实施例三 

本实施例的高压气体放电灯电子镇流器基本电路也与实施例一 相同，不同之处在于各双向开关电路分别由二只作为开关器件的场效应管和二只二极管构成。二只场效应管分别与一只二极管连接，构成正向桥电路和逆向桥电路(参见图4)。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (8)

1.一种高压气体放电灯电子镇流器，含有滤波电路，其特征在在于：还含有微处理器和第一至第四双向开关电路；所述滤波电路的两输出端分别通过第一和第三双向开关电路并经限流电感接高压气体放电灯的一端；所述滤波电路的两输出端还通过第二和第四双向开关电路接高压气体放电灯的另一端后经所述限流电感；所述微处理器的控制输出端通过隔离驱动电路耦合，分别接第一至第四双向开关电路的受控端，用于以预定导通规律，导通所述第一至第四双向开关电路，向高压气体放电灯提供预定频率的脉冲电压；所述第一至第四双向开关电路分别由开关器件控制的正向桥电路和逆向桥电路构成；所述开关控制器件为可控硅或场效应管，所述正向桥电路和逆向桥电路由二极管组构成。

2.根据权利要求1所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述微处理器的控制输出端通过隔离驱动电路耦合，分别接第一至第四双向开关电路中开关器件的控制端，用于以预定导通方向轮流导通所述第一至第四双向开关电路中的各正向桥电路和逆向桥电路，向高压气体放电灯提供预定频率的全波脉冲电压。

3.根据权利要求2所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述微处理器具有第一和第二两组采样信号输入端，所述第一组采样信号输入端接所述第一至第四双向开关电路的输入端，用以采集输入电信号作为微处理器控制同步和换相的依据；所述第二组采样信号输入端接所述第一至第四双向开关电路的输出端，用以采集输出电信号作为微处理器控制恒功率输出，以及实现点火、过截、空截、短路保护的依据。

4.根据权利要求3所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述双向开关电路分别由一只作为开关器件的场效应管和分别构成开关器件控制正向桥电路和逆向桥电路的两组二极管构成。

5.根据权利要求3所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述双向开关电路分别由一只作为开关器件的可控硅和分别构成开关器件控制正向桥电路和逆向桥电路的两组二极管构成。

6.根据权利要求3所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述双向开关电路分别由二只作为开关器件的场效应管和二只二极管构成，所述二只场效应管分别与一只二极管连接，构成正向桥电路和逆向桥电路。

7.根据权利要求4、5或6所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述隔离驱动电路由光电耦合器件构成。

8.根据权利要求4、5或6所述高压气体放电灯电子镇流器，其特征在于：所述隔离驱动电路由耦合变压器构成。

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