CN101778519B - 一种有源电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有源电子镇流器，包括EMC滤波电路、整流电路、滤波电容、升压二极管、电解电容和半桥逆变电路，EMC滤波电路包括共模电感器和差模电感器，通过在外部电源与EMC滤波电路的共模电感器之间设置一个第一绕线磁环，在整流电路与滤波电容之间设置一个第二绕线磁环，可以有效地将有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰信号，通过第一绕线磁环和第二绕线磁环二次耦合衰减除去，而对于有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁辐射信号，则通过连接在升压二极管和电解电容的公共连接端与半桥逆变电路之间的磁珠吸收衰减除去，从而有效地降低了有源电子镇流器产生的电磁干扰和污染传输到外部电路上。
Description
技术领域
本发明涉及一种镇流器，尤其是涉及一种有源电子镇流器。
背景技术
现有的有源电子镇流器的基本工作原理框图如图1和图2所示，其包括与外部电源连接的EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容)滤波电路1、整流电路2、APFC控制器3(Active Power Factor Correction，有源功率因数矫正)、半桥逆变电路4和与灯管6连接的LC谐振电路5，整流电路2的两个输出端连接有滤波电容C1，整流电路2的一个输出端通过升压电感器L1和升压二极管D1与半桥逆变电路4连接，整流电路2的另一个输出端直接与半桥逆变电路4连接，APFC控制器3连接有MOS管，MOS管的栅极G与APFC控制器3连接，MOS管的漏极D与升压电感器L1和升压二极管D1的公共连接端连接，MOS管的源极S与整流电路2的输出端和半桥逆变电路4的公共连接端连接，升压二极管D1和半桥逆变电路4的公共连接端与整流电路2的输出端和半桥逆变电路4的公共连接端之间连接有电解电容C2，半桥逆变电路4与APFC控制器3连接，半桥逆变电路4与LC谐波电路连接。该有源电子镇流器的工作原理为：EMC滤波电路1对外部电源提供的工频交流电(220V)进行滤波处理，以抑制共模、差模干扰和污染，并输出到整流电路2上，整流电路2将交流电转化成直流电，直流电通过升压传感器L1及升压二极管D1接入半桥逆变电路4，半桥逆变电路4一路通过LC谐振电路5使灯管获得正常工作所需的电压和电流，半桥逆变电路4另一路输出到APFC控制器3上，APFC控制器3驱动MOS管，APFC控制器3通过电源电流波纹变化和负载电压变化取样，来校正电流和电压相位角，使得电流和电压相位角接近零，以增大有用功率，使其功率因数接近1，电流总谐波变小。这种有源电子镇流器，由于其是由APFC控制器3驱动MOS管的，使得MOS管的开关频率很高，从而使得有源电子镇流器产生很多矩形高频波，这些矩形高频波会对电网造成电磁干扰，也会对周围环境造成辐射，特别是5～20MHz和30～100MHz频段间的电磁谐波严重超出了国家标准和欧规要求，虽然其采用了EMC滤波电路1中的共模电感器11、差模电感器12及旁路电容C的相互配合的手段来防止电磁干扰和污染，但由于共模电感器11和差模电感器12具有寄生电容，影响了EMC滤波电路1的滤波效果，导致EMC滤波电路1不能完全去除电磁干扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效降低5～20MHz和30～100MHz频段间的电磁谐波干扰和辐射的有源电子镇流器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种有源电子镇流器，包括EMC滤波电路、整流电路和半桥逆变电路，所述的EMC滤波电路包括共模电感器和差模电感器，所述的共模电感器设置有第一输入端和第二输入端，所述的共模电感器的第一输入端和所述的共模电感器的第二输入端分别与外部的电源连接，所述的整流电路设置有第一输出端和第二输出端，所述的整流电路的第一输出端与所述的整流电路的第二输出端之间连接有滤波电容，所述的整流电路的第一输出端与所述的半桥逆变电路之间连接有升压电感器和升压二极管，所述的整流电路的第二输出端与所述的半桥逆变电路直接连接，所述的滤波电容的一端与所述的升压电感器和所述的整流电路的第一输出端连接的一端连接，所述的滤波电容的另一端与所述的半桥逆变电路连接，所述的升压二极管和所述的半桥逆变电路连接的一端与所述的滤波电容和所述的半桥逆变电路的公共连接端之间连接有电解电容，其特征在于所述的电源与所述的共模电感器之间设置有第一绕线磁环，所述的整流电路与所述的滤波电容之间设置有第二绕线磁环，所述的升压二极管和所述的电解电容的公共连接端与所述的半桥逆变电路之间连接有磁珠。
所述的第一绕线磁环和所述的第二绕线磁环采用的材料均为低导磁率材料。
所述的第一绕线磁环和所述的第二绕线磁环的相对导磁率均为2000～3000。
所述的第一绕线磁环包括第一磁环本体和绕设于所述的第一磁环本体上的两根第一导线，其中一根所述的第一导线的一端与所述的电源连接，且另一端与所述的共模电感器的第一输入端连接，另一根所述的第一导线的一端与所述的电源连接，且另一端与所述的共模电感器的第二输入端连接；所述的第二绕线磁环包括第二磁环本体和绕设于所述的第二磁环本体上的两根第二导线，其中一根所述的第二导线的一端与所述的整流电路的第一输出端连接，且另一端与所述的滤波电容和所述的升压电感器的公共连接端连接，另一根所述的第二导线的一端与所述的整流电路的第二输出端连接，且另一端与所述的滤波电容和所述的半桥逆变电路的公共连接端连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在电源与EMC滤波电路的共模电感器之间设置一个第一绕线磁环，在整流电路与滤波电容之间设置一个第二绕线磁环，可以有效地将有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰信号，通过第一绕线磁环和第二绕线磁环二次耦合衰减除去，而对于有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁辐射信号，则通过连接在升压二极管和电解电容的公共连接端与半桥逆变电路之间的磁珠吸收衰减除去，从而有效地降低了有源电子镇流器产生的电磁干扰和污染传输到外部电路上。
附图说明
图1为现有的有源电子镇流器的基本原理框图；
图2为现有的有源电子镇流器中电源、EMC滤波电路和整流电路的具体连接示意图；
图3为本发明的有源电子镇流器的基本原理框图；
图4为本发明的有源电子镇流器中电源、EMC滤波电路、整流电路和滤波电容的具体连接示意图；
图5a为现有的有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰的测试结果示意图；
图5b为现有的有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁干扰的测试结果示意图；
图6a为本发明的有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰的测试结果示意图；
图6b为本发明的有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁干扰的测试结示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图3和图4所示，一种有源电子镇流器，包括EMC滤波电路1、整流电路2、APFC控制器3、半桥逆变电路4和与灯管6连接的LC谐振电路5，EMC滤波电路1包括共模电感器11和差模电感器12，共模电感器11设置有第一输入端和第二输入端，共模电感器11的第一输入端和共模电感器11的第二输入端分别与外部的电源连接，整流电路2设置有第一输出端和第二输出端，整流电路2的第一输出端与整流电路2的第二输出端之间连接有滤波电容C1，整流电路2的第一输出端与半桥逆变电路4之间连接有升压电感器L1和升压二极管D1，整流电路2的第二输出端与半桥逆变电路4直接连接，滤波电容C1的一端与升压电感器L1和整流电路2的第一输出端连接的一端连接，滤波电容C1的另一端与半桥逆变电路4连接，APFC控制器3连接有MOS管，MOS管的栅极G与APFC控制器3连接，MOS管的漏极D与升压电感器L1和升压二极管D1的公共连接端连接，MOS管的源极S与滤波电容C1和半桥逆变电路4的公共连接端连接，升压二极管D1和半桥逆变电路4连接的一端与滤波电容C1和半桥逆变电路4的公共连接端之间连接有电解电容C2，半桥逆变电路4与APFC控制器3连接，半桥逆变电路4与LC谐波电路连接。
在此具体实施例中，为有效降低5～20MHz和30～100MHz频段间的电磁谐波干扰和辐射，在电源与共模电感器11之间设置一个第一绕线磁环7，在整流电路2与滤波电容C1之间设置一个第二绕线磁环8，第一绕线磁环7包括第一磁环本体71和绕设于第一磁环本体71上的两根第一导线72，其中一根第一导线72的一端与电源连接，且另一端与共模电感器11的第一输入端连接，另一根第一导线71的一端与电源连接，且另一端与共模电感器11的第二输入端连接；第二绕线磁环8包括第二磁环本体81和绕设于第二磁环本体81上的两根第二导线82，其中一根第二导线82的一端与整流电路2的第一输出端连接，且另一端与滤波电容C1和升压电感器L1的公共连接端连接，另一根第二导线82的一端与整流电路2的第二输出端连接，且另一端与滤波电容C1和半桥逆变电路4的公共连接端连接；在升压二极管D1和电解电容C2的公共连接端与半桥逆变电路4之间连接有一个具有消除50MHz谐波功能的磁珠9；有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰信号可通过第一绕线磁环7和第二绕线磁环8二次耦合衰减除去，有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁辐射信号可通过磁珠9吸收衰减除去。
在此具体实施例中，第一绕线磁环7和第二绕线磁环8可采用低导磁率材料制成，第一绕线磁环7和第二绕线磁环8的相对导磁率可在2000～3000范围内，实际应用过程中可取相对导磁率为2000的绕线磁环。
使用电磁兼容(EMC)测试技术对现有的有源电子镇流器产生的电磁干扰及本发明的有源电子镇流器产生的电磁干扰进行测试，图5a给出了现有的有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰的测试结果，图5b给出了现有的有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁干扰的测试结果，在图5a和图5b中分别已指出超标的频段区域，图6a给出了本发明的有源电子镇流器产生的5～20MHz频段间的电磁干扰的测试结果，图6b给出了本发明的有源电子镇流器产生的30～100MHz频段间的电磁干扰的测试结果。比较图5a和图6a，可以看出图5a中所指出的超标频段区域的电磁干扰已被本发明的第一绕线磁环7和第二绕线磁环二次耦合衰减除去；比较图5b和图6b，可以看出图5b中所指出的超标频段区域的电磁干扰已被本发明的磁珠9吸收衰减除去。综上所述，本发明通过设置第一绕线磁环7、第二绕线磁环8及磁珠9来衰减电磁干扰是可行且有效的。
说明：图5a至图6b中，横坐标Frequency in Hz表示用“赫兹”作为单位的频率值，纵坐标Level in dBμ表示用“分贝微伏”作为单位的电压值(如1伏＝1000000微伏＝120dBμ)。
Claims (3)
1.一种有源电子镇流器，包括EMC滤波电路、整流电路和半桥逆变电路，所述的EMC滤波电路包括共模电感器和差模电感器，所述的共模电感器设置有第一输入端和第二输入端，所述的共模电感器的第一输入端和所述的共模电感器的第二输入端分别与外部的电源连接，所述的整流电路设置有第一输出端和第二输出端，所述的整流电路的第一输出端与所述的整流电路的第二输出端之间连接有滤波电容，所述的整流电路的第一输出端与所述的半桥逆变电路之间连接有升压电感器和升压二极管，所述的整流电路的第二输出端与所述的半桥逆变电路直接连接，所述的滤波电容的一端与所述的升压电感器和所述的整流电路的第一输出端连接的一端连接，所述的滤波电容的另一端与所述的半桥逆变电路连接，所述的升压二极管和所述的半桥逆变电路连接的一端与所述的滤波电容和所述的半桥逆变电路的公共连接端之间连接有电解电容，其特征在于所述的电源与所述的共模电感器之间设置有第一绕线磁环，所述的整流电路与所述的滤波电容之间设置有第二绕线磁环，所述的升压二极管和所述的电解电容的公共连接端与所述的半桥逆变电路之间连接有磁珠；所述的第一绕线磁环包括第一磁环本体和绕设于所述的第一磁环本体上的两根第一导线，其中一根所述的第一导线的一端与所述的电源连接，且另一端与所述的共模电感器的第一输入端连接，另一根所述的第一导线的一端与所述的电源连接，且另一端与所述的共模电感器的第二输入端连接；所述的第二绕线磁环包括第二磁环本体和绕设于所述的第二磁环本体上的两根第二导线，其中一根所述的第二导线的一端与所述的整流电路的第一输出端连接，且另一端与所述的滤波电容和所述的升压电感器的公共连接端连接，另一根所述的第二导线的一端与所述的整流电路的第二输出端连接，且另一端与所述的滤波电容和所述的半桥逆变电路的公共连接端连接。
2.根据权利要求1所述的一种有源电子镇流器，其特征在于所述的第一绕线磁环和所述的第二绕线磁环采用的材料均为低导磁率材料。
3.根据权利要求2所述的一种有源电子镇流器，其特征在于所述的第一绕线磁环和所述的第二绕线磁环的相对导磁率均为2000～3000。
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