CN101534595B - 一种无极灯高频发生器及其延迟启动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无极灯高频发生器的延迟启动电路，所述高频发生器包括功率校正因数电路和谐振电路，所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。当无极灯高频发生器启动时，通过该延迟启动电路可减缓其对电源功率开关的冲击作用，增强高频发生器的可靠性，从而使无极灯更稳定的运行。本发明还公开了具有该延迟启动电路的高频发生器和无极灯。

Description

一种无极灯高频发生器及其延迟启动电路

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种用于无极灯的延迟启动电路、具有该延迟启动电路的无极灯高频发生器以及无极灯。

背景技术

无极灯主要由三部分组成，即电源电路、高频发生器和涂有三基色荧光粉的灯泡三部分组成。它的工作原理是：首先把市电转换成直流电，再变换成高频电能，高频电能通过灯泡中心部位的感应线圈（耦合器）产生强磁场，磁场能感应进入灯泡内，使灯泡内气体雪崩电离形成等离子体，等离子体中的受激汞原子在返回基态过程中辐射出254nm的紫外线，灯泡内壁萤火粉受紫外线照射而转换成可见光。

高频发生器一般由功率因数校正电路和高频振荡电路组成，功率因数校正电路向高频振荡电路提供稳定的电压，减少对市电的谐波干扰，高频振荡电路由滤波电路、高频自激振荡电路和自举式浮压启动电路组成，其中，高频自激振荡电路向与其输出相接的泡体内部的耦合电感提供高压高频电源，经过耦合电感产生磁场，激发荧光气体放电使灯泡发光。

然而，在功率因数校正电路的输出电压达到设定值之前，会存在较高的尖峰电流冲击，如果无极灯在功率因数校正电路输出电压建立之前即启动进入工作模式，功率因数校正电路功率器件MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)管上的尖峰电流更大，建立的时间更长，极易损坏该开关器件，降低该无极灯高频发生器的可靠性。同时，保险丝也可能因过大的瞬时电流延续而熔断，影响了无极灯运行的稳定性和可靠性。

因此，亟待一种改进的高频发生器电路以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种延迟启动电路，该延迟启动电路可以减缓无极灯高频发生器在启动时对电源功率因数校正电路功率开关器件的冲击，从而提高无极灯工作的稳定性和可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种具有延迟启动电路的高频无极灯发生器，通过该延迟启动电路可以减缓无极灯高频发生器在启动时对电源功率因数校正电路功率开关器件的电流冲击，提高其可靠性，从而提高无极灯工作的稳定性。

本发明的再一目的在于提供一种无极灯，该无极灯的高频发生器具有延迟启动电路，通过该延迟启动电路可以减缓无极灯高频发生器在启动时对电源功率因数校正电路的冲击，从而提高无极灯工作的稳定性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于无极灯高频发生器的延迟启动电路，所述高频发生器包括功率因数校正电路和谐振电路，所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。加上上述延迟启动电路，可以确保功率因数校正电路电压建立后高频逆变电路再启动，从而保护该功率因数校正电路功率开关器件，使产品工作稳定性和可靠性加大。

较佳地，前述延迟启动电路还包括电容保护电路，所述电容保护电路包括第一电阻以及一个开关二极管，所述第一电阻与所述二极管串接后，并联在所述第一电容两端。该电容保护可在谐振电路出现异常尖峰高压时旁路部分电容上的突变电流，以防电容过流击穿损毁。

在本发明延迟启动电路的一个实施例中，所述分压电路包括依次串联在所述功率因数校正电路输出正端和地之间的第二电阻和第三电阻，所述第一电容与所述第二电阻和第三电阻的连接点相连。该分压电路能防止该第一电容电压过高损毁，同时与启动延迟时间长短密切相关，通过对其参数调整以使产品工作在适当的延迟启动时间值。

本发明还提供了一种无极灯高频发生器，包括滤波整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、谐振电路和延迟启动电路。所述滤波整流电路输入端与外部市电相接、输出端与所述功率因数校正电路的输入端电连接，所述功率因数校正电路的输出正端与所述逆变电路的输入端电连接。所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。通过该延迟启动电路可以减缓无极灯高频发生器在启动时对电源功率因数校正电路的冲击，从而保护该功率因数校正电路的功率开关元件，进而提高无极灯工作的稳定性和可靠性。

在本发明无极灯高频发生器的一个实施例中，所述无极灯高频发生器还包括高频EMI（Electro Magnetic Interference，电磁干扰）滤波电路，所述高频EMI滤波电路连接在所述功率校正因数电路的输出正端与所述逆变电路之间。

在本发明无极灯高频发生器的另一实施例中，该高频发生器还包括驱动电路，所述驱动电路包括晶体管及其外围的阻容元件、稳压管，所述驱动电路的输入端与所述分压电路的输出端连接，所述驱动电路的输出端通过一二极管与所述逆变电路的开关管的控制端连接。

本发明还提供了一种无极灯，包括高频发生器和泡体，所述高频发生器与所述泡体连接。所述高频发生器包括滤波整流电路、功率因数校正电路、逆变电路、谐振电路和延迟启动电路。所述滤波整流电路输入端与外部市电相接、输出端与所述功率因数校正电路的输入端电连接，所述功率因数校正电路的输出正端与所述逆变电路的输入端电连接。所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。该延迟启动电路可以减缓无极灯高频发生器在启动时对电源功率因数校正电路的冲击，从而提高无极灯工作的稳定性和可靠性。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明无极灯的一个实施例的结构示意图。

图2为图1所示无极灯的高频发生器的结构框图。

图3为图2所示高频发生器的功率因数校正电路的电路原理图。

图4为图2所示高频发生器的部分工作原理图。

图5为图4中的延迟启动电路的放大原理图。

具体实施方式

图1为本发明无极灯的一个实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的无极灯100包括泡体（含耦合器）20和无极灯高频发生器10，该无极灯高频发生器10与该泡体（含耦合器）20电性相连。

具体地，如图2所示，该无极灯高频发生器10包括滤波整流电路11、功率因数校正电路12、逆变电路13、谐振电路14、保护电路15、驱动电路18和延迟启动电路16。该滤波整流电路11输入端与外部市电相接、输出端与该功率因数校正电路12的输入端电连接，该功率因数校正电路12的输出正端与该逆变电路13的输入端电连接，所述逆变电路13的输出端与该谐振电路14的输入端相连，该谐振电路14的输出端通过一耦合器（图未示）与该泡体20连接，所述延迟启动电路16的输入端与所述功率因数校正电路12的输出电源正端连接，所述延迟启动电路16的输出端与所述谐振电路14连接。

参考图5，本实施例中的延迟启动电路16包括分压电路161和第一电容R17，该分压电路161连接在功率因数校正电路12的输出电源正端和地之间，该第一电容R17连接在该分压电路161的输出端和该谐振电路14之间。通过该延迟启动电路16可以减缓无极灯高频发生器10在启动时对电源APFC电路功率开关元件的电流冲击，从而保护该功率因素数校正电路12，提高无极灯100工作的稳定性和可靠性。

较佳地，继续参考图5，该延迟启动电路16还包括：电容保护电路162，所述电容保护电路162包括第一电阻R17以及二极管D5，该第一电阻R17与该二极管D5串接后，并联在该第一电容C17两端。该电容保护电路162可以在谐整电路接入点出现异常尖峰冲击时分流电容的尖峰电流，以防止电容被击穿，增加电路的可靠性。

具体地，继续参考图5，该分压电路161包括依次串联在功率因数校正电路12的输出电源正端和地之间的第二电阻R15和第三电阻R16，该第一电容C17与该第二电阻R15和第三电阻R16的连接点相连。

本实施例中的滤波整流电路11包括滤波电路以及整流电路，该整流电路采用通用的整流电路，如桥式整流器等。整流电路的一般结构为本领域技术人员熟知，故在此不再赘述。该滤波电路可以为EMI滤波电路，交流市电与该EMI滤波电路相连，其作用是防止灯电源噪声窜入电力网，干扰其他用电设备；同时，可阻止电力网中的噪声输入灯电源，影响灯的正常工作。桥式整流器对交流电进行整流后获得后续电路工作的脉动直流电源。

如图4所示，本实施例中，该无极灯高频发生器10还包括高频EMI滤波电路17，该高频EMI滤波电路17连接在该功率校正因数电路12的输出正端与该逆变电路13之间，该高频EMI滤波电路17包括电容C11、C12、电感L1、L2，以及电感线圈T6。该高频EMI滤波电路17的具体结构不仅限于此，各种通用滤波电路均可用于本发明。

较佳地，该功率因数校正电路12为APFC(Active Power Factor Correction，有源功率因数校正电路)，实现高功率因数值，低谐波，降低产品对市电的干扰,以使产品满足相关谐波标准之要求。

具体地，如图3所示，本实施例的功率因数控制器IC1可用CRM控制型MC33262芯片。MC33262通过对输入输出条件及电感电流是否过零测试来控制MOSFET管的通断，以达到产品整体工作在高PF值，低THD（Total HarmonicDistortion，总谐波失真），以使产品产生尽量低的谐波，以满足IEC61000-3-2的要求。由于MC33262的控制作用，使得输入电流紧跟随输入电压而变化，呈平滑的几乎无相移的正弦波，以保证产品功率因数高于0.98。

具体地，参考图3，该功率因数校正电路12主要由功率因数控制器IC芯片MC33262、MOSFET管Q1、升压变压器T4、稳压管D2、输出电容C7及反馈环路组成。在Q1导通时，超高速整流二极管D2截止，电容C7通过负载放电。当Q1由导通跃变为关断时，变压器T4产生的突变电势使超高速整流二极管D2导通，变压器T4中的储能经D2释放，对电容C7充电。由于Q1和D2交替导通，使得整流电路输出电流经变压器T4连续流动。本电路采用双环反馈控制方案。内环反馈的作用是将全波整流输出直流脉动电压通过R2和R10组成的电阻分压器取样输入到MC33262第3脚，以保证通过变压器T4的电流时刻跟踪输入电压按正弦规律变化的轨迹。外环用作APFC变换器输出直流电压的反馈控制。直流输出电压通过R12、R3及R9组成的电阻分压器取样输入到MC33262的第1脚，MC33262输出PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)驱动信号调节MOSFET功率管的导通，以使产品满足THD的要求同时稳定输出电压。

参照图4和图5，本实施例中的延迟启动电路16包括分压电路161和第一电容R17，该分压电路161连接在该高频EMI滤波电路17的输出正端和地之间，该第一电容R17连接在该分压电路161的输出端和该谐振电路14之间。通过该延迟启动电路16可以减缓无极灯高频发生器10在启动时对电源APFC电路功率开关元件的电流冲击，从而保护该功率因数校正电路12，提高无极灯100工作的稳定性和可靠性。

较佳地，该延迟启动电路16还包括：电容保护电路162，所述电容保护电路162包括第一电阻R17以及二极管D5，该第一电阻R17与该二极管D5串接后，并联在该第一电容C17两端。该电容保护电路162可以在谐整电路接入点出现异常尖峰冲击时分流电容的尖峰电流，以防止电容被击穿，增加电路的可靠性。

具体地，该分压电路161包括依次串联在该高频EMI滤波电路17的输出正端和地之间的第二电阻R15和第三电阻R16，该第一电容C17与该第二电阻R15和第三电阻R16的连接点相连。

本实施例的逆变电路13为半桥变换电路。具体地，该半桥变换电路包括耦接的线圈T5A、T5B、T5C、MOSFET管Q2、Q7、稳压管D11、D12、D14、D15及其外围阻容元件，该线圈T5A和T5C通过电感器L7相连接，线圈T5A与反向相接的稳压管D11、D12及串联电阻R20、R21并联后设于MOSFET管Q2的源极与栅极之间；线圈T5C与反向相接的稳压管D14、D15及串联电阻R22、R23并联后设于MOSFET管Q7的源极与栅极之间，该MOSFET管Q2的源极与MOSFET管Q7的漏极连接、栅极与驱动电路18相接、漏极与功率因数校正电路12的输出端相接，该MOSFET管Q7的栅极与异常控制电路U52的输入端相接、源极接地。

具体地，该谐振电路14包括依次串联的电感L7以及电容C20，该电感L7一端与该延迟启动电路16的输出端相连，另一端与该电容C20相连，该电容C20的另一端与该灯管17相连。

较佳地，该谐振电路14还包括电阻R26，该电阻R26并联在该电容C20的两端。断电时，该电阻R26可帮助该电容C20放电，从而对该电容C20起到保护作用。

本实施例的无极灯高频发生器10的保护电路15可以包括开路保护电路以及短路保护电路，分别在该泡体20开路以及短路时对电路进行保护。其可以通过使半桥变换电路停止MOSFET管停止交替导通，以使得谐振电路14停止振荡，从而使无极灯100停止工作。

较佳地，参考图4，本实施例中的驱动电路18包括晶体管Q4、Q6及其外围的阻容元件C25、C26、R18、R19及稳压管D4，该驱动电路18的输入端与分压电路161的输出端相连，从而通过分压电路161与高频EMI滤波电路17的输出正端连接、输出端通过二极管D9与MOSFET管Q2的栅极连接。由功率因数校正电路12输出的相对稳定的直流信号使得稳压管D4导通后，Q6与Q4及其周边的阻容元件组成的电路从左到右的快速导通，从而加速启动MOSFET管Q2，减少开关损耗。

当该无极灯100工作时，电源能量经该滤波整流电路11形成脉动的直流电信号传递给该功率因数校正电路12，之后该直流电信号首先经过该延迟启动电路16的延迟作用，此时，该驱动电路14中的C17两端电压逐渐升高，当电压达到稳压管D4的击穿电压时，电路进入启动模式，使得由晶体管Q6、Q4、稳压管D4及周边的容阻元件组成的驱动电路从左到右加速导通，从而快速启动MOSFET管Q2，MOSFET管Q2、Q7交替导通，形成高频交流信号，经电感器L7及电容C20谐振输出至耦合电极，耦合电极产生磁场，激发荧光气体放电使该泡体20发光。此时驱动电路18停止工作。加上该延迟启动电路16后，该无极灯100在该功率因数校正电路12电压建立之前避免了立刻启动进入工作模式，这样，在该功率因数校正电路12输出电压建立到设定值之前，也就避免了出现较高的尖峰电流，即该功率因数校正电路12功率器件MOSFET管上的尖峰电流不会过大，延续时间不会过长，MOSFET管不须有更大的裕量以防止过流烧毁，保险丝也因过大瞬时电流延续而熔断的可能性减少，从而确保功率因数校正电路12电压建立后再启动逆变电路13，使产品工作稳定性加大。

需要说明的是，本实施例无极灯的驱动电路18和保护电路15为可选电路，不包括该电路同样属于本发明的保护范围。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实施例的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种用于无极灯高频发生器的延迟启动电路，所述高频发生器包括功率因数校正电路和谐振电路，其特征在于：所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出电源正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。

2.如权利要求1所述的延迟启动电路，其特征在于，还包括：电容保护电路，所述电容保护电路包括第一电阻以及一二极管，所述第一电阻与所述二极管串接后，并联在所述第一电容两端。

3.如权利要求1所述的延迟启动电路，其特征在于：所述分压电路包括依次串联在所述功率因数校正电路输出正端和地之间的第二电阻和第三电阻，所述第一电容与所述第二电阻和第三电阻的连接点相连。

4.一种无极灯高频发生器，包括滤波整流电路、功率因数校正电路、逆变电路，以及谐振电路，所述滤波整流电路输入端与外部市电连接、输出端与所述功率因数校正电路的输入端电连接，所述功率因数校正电路的输出正端与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述谐振电路的输入端相连，其特征在于：还包括延迟启动电路，所述延迟启动电路包括分压电路和第一电容，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出正端和地之间，所述第一电容连接在所述分压电路的输出端和所述谐振电路之间。

5.如权利要求4所述的无极灯高频发生器，其特征在于，还包括：电容保护电路，所述电容保护电路包括第一电阻以及一二极管，所述第一电阻与所述二极管串接后，并联在所述第一电容两端。

6.如权利要求4所述的无极灯高频发生器，其特征在于：所述分压电路包括依次串联在所述功率因数校正电路输出正端和地之间的第二电阻和第三电阻，所述第一电容与所述第二电阻和第三电阻的连接点相连。

7.如权利要求4所述的无极灯高频发生器，其特征在于，还包括：高频电磁干扰滤波电路，所述高频电磁干扰滤波电路连接在所述功率校正因数电路的输出正端与所述逆变电路之间，所述分压电路连接在所述功率因数校正电路的输出电源正端和地之间。

8.如权利要求7所述的无极灯高频发生器，其特征在于，还包括：驱动电路，所述驱动电路包括晶体管及其外围的阻容元件、稳压管，所述驱动电路的输入端与所述分压电路的输出端连接，所述驱动电路的输出端通过一二极管与所述逆变电路的开关管的控制端连接。

9.如权利要求4所述的无极灯高频发生器，其特征在于：所述功率因数校正电路包括功率因数控制器及反馈环路、场效应管、升压变压器、稳压管和电容，所述稳压管的阳极分别与所述升压变压器及所述场效应管漏极相接，阴极与所述电容相连后接地，所述场效应管的栅极与所述功率因数控制器相接，源极接地。

10.一种无极灯，包括泡体，其特征在于：还包括如权利要求4-9任一项所述的无极灯高频发生器，所述无极灯高频发生器与所述泡体连接。

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