CN101820714A

CN101820714A - 一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路

Info

Publication number: CN101820714A
Application number: CN 201010153637
Authority: CN
Inventors: 计春雷; 曾祥绪; 宋晓勇
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd; Shanghai Dianji University
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: CN101820714B

Abstract

本发明公开了一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，所述低频无极灯启动保护及智能控制接口电路包括开路启动保护电路、破灯启动保护电路以及智能控制接口电路，所述开路启动保护电路保证所述镇流器只有在低频无极灯管正常接入时才启动；所述破灯启动保护电路在所述低频无极灯的灯管破裂时，触发半桥驱动电路进行过压保护；所述智能控制接口电路对所述低频无极灯进行状态反馈及智能开关控制；从而有效地防止了镇流器在异常情况下启动而造成的自身损坏，并且智能开关控制也有利于低频无极灯的推广应用。

Description

一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路

技术领域

本发明涉及一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路。尤其是一种用于低频电磁感应无极灯镇流器的无极灯启动保护及智能控制接口电路。

背景技术

电磁感应无极灯是高光效、长寿命的新一代节能灯。它的工作原理是：首先把市电转换为直流电，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(藕合器)产生强磁场，磁场能感应进灯泡内，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，灯泡内壁荧光粉受到紫外线照射而转换成可见光。

电磁感应无极灯是由电子镇流器、功率耦合线圈以及无极荧光灯管组合而成。其灯管是一个真空放电腔体，它的一端设置汞齐(固汞)，放电腔体内填充缓冲放电气体，形成连续的闭合放电环路，放电腔体通过环形铁氧体磁芯的中心轴线，所述环形铁氧体磁芯的中心轴线绕有功率耦合线圈，电子镇流器产生的高频电磁能量通过功率耦合线圈耦合进入放电的等离子体中。事实上，功率耦合线圈和放电腔体可以视为一个变压器的初级和次级，通过线圈的电流产生交变的磁通量，进而又沿放电腔体产生感应电场来维持等离子体发光。

电磁感应无极灯的灯管内没有灯丝和电极，突破了传统的白炽灯、气体放电灯的工作模式，使传统的气体放电光源由于电极溅射而引起灯管发黑或电极发射材料耗尽而导致灯管寿命终止等问题得到避免和克服。其高光效、长寿命、高显色性、光线稳定等特点，使它成为理想的绿色照明光源之一。

电磁感应无极灯特殊的工作方式对镇流器提出了特殊的要求，如何保证电磁感应无极灯安全、可靠、可控、稳定地工作，是无极灯镇流器设计开发重点要解决的问题。

请参考图1，图1为现有的无极灯镇流器的镇流电路的示意，如图1所示，现有的无极灯镇流器的镇流电路包括滤波整流电路100、功率因数校正电路200、半桥驱动电路300以及输出采样电路400。所述滤波整流电路100输入交流市电，并将所述交流市电转换成直流电源输出到所述功率因数校正电路200；所述功率因数校正电路200对所述直流电源进行功率因数补偿，使其功率因数达到0.99以上，并通过直流总线将所述经过功率因数补偿的直流电源输出到半桥驱动电路300；所述半桥驱动电路300将所述经过功率因数补偿的直流电源转换成高频电能，驱动所述无极荧光灯管工作，并且所述半桥驱动电路300内还集成有异常保护电路；所述输出采样电路400将输出信号反馈到所述半桥驱动电路300，当出现异常时，所述半桥驱动电路300中的保护电路进行短路保护、运行中开路保护以及过流保护。

但是现有的技术还普遍存在着以下问题：(1)没有开路启动保护，在灯管没有接上镇流器的状态下，如果镇流器上电，则很容易导致镇流器自身的损坏；(2)没有破灯启动保护，在灯管破裂而无法启动时，若镇流器上电，很容易导致镇流器自身的损坏；(3)随着无极灯在工程上的推广应用，无极灯的照明自动控制问题随之而来，现有无极灯镇流器都没有简便通用的智能控制接口，采用弱电自控技术的照明控制系统难以进行逐灯的状态检测与开闭控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，用对低频无极灯的镇流器进行保护及只能控制，以解决目前低频无极灯的镇流器没有开路启动保护、破灯启动保护以及智能控制，从而容易导致镇流器自身的损坏以及不利于低频无极灯推广应用的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其中所述镇流器的镇流电路包括滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥驱动电路以及输出采样电路，所述低频无极灯启动保护及智能控制接口电路包括：

开路启动保护电路，所述开路启动保护电路接收所述功率因数校正电路输出的第一信号，并且输出一第二信号到所述半桥驱动电路的电源引脚，所述第二信号受所述镇流器状态的控制，当所述镇流器接上所述低频无极灯时，所述第二信号为有效电源信号，当所述镇流器没接所述低频无极灯时，所述第二信号为无效信号；

破灯启动保护电路，所述破灯启动保护电路接收所述输出采样电路输出的采样信号，并对所述采样信号进行稳压、滤波后输出到所述半桥驱动电路的过压保护引脚，当所述采样信号明显高于正常情况时，触发所述半桥驱动电路进行过压保护；以及

智能控制接口电路，所述智能控制接口电路接收所述输出采样电路输出的采样信号，并根据所述采样信号控制所述半桥驱动电路电源的通断电。

可选的，所述开路启动保护电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻，第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一稳压二极管以及晶体三极管；所述第一信号连接到所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端与所述第一稳压二极管的阴极以及所述晶体三极管的发射极相连，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二二极管的阳极相连，所述晶体三极管的集电极与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所述第三电阻相连，所述第三电阻的另一端连接半桥驱动电路的电源引脚；所述第四电阻跨接在所述晶体三极管的基极和发射极两端，所述晶体三极管的基极同时与所述第五电阻连接，所述第五电阻另一端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极连接到镇流器的输出端。

可选的，所述晶体三极管为PNP型晶体三极管。

可选的，所述破灯启动保护电路包括并联的第二稳压二极管以及电容，所述采样信号连接到所述第二稳压二极管的阴极和所述电容的一端，所述第二稳压二极管的阳极和所述电容的另一端接地。

可选的，所述智能控制接口电路包括第一光电耦合器、第二光电耦合器，第一电阻、第二电阻、第七电阻、第八电阻以及MOS管；所述第一电阻、第二电阻分别与所述第一光电耦合器的输入脚和输出脚串联，所述第八电阻连接所述MOS管的栅极及漏极，所述第七电阻串接于所述第二光电耦合器的输出端与所述MOS管的栅极之间，所述MOS管的漏极接地，所述第六电阻连接所述第二光电耦合器的输出集电极以及所述半桥驱动电路的电源引脚。

可选的，所述第一信号为直流电流信号或直流电压信号。

可选的，所述第二信号为直流电流信号或直流电压信号。

可选的，所述采样信号为直流电压信号。

本发明所提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路包括开路启动保护电路、破灯启动保护电路以及智能控制接口电路，所述开路启动保护电路保证所述镇流器只有在低频无极灯管正常接入时才启动；所述破灯启动保护电路在所述低频无极灯的灯管破裂时，触发半桥驱动电路进行过压保护；所述智能控制接口电路对所述低频无极灯进行状态反馈及智能开关控制；从而有效地防止了镇流器在异常情况下启动而造成的自身损坏，并且智能开关控制也有利于低频无极灯的推广应用。

附图说明

图1为现有的无极灯镇流器的镇流电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路的电路原理图；

图3为本发明实施例提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路应用到镇流电路的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，所述低频无极灯启动保护及智能控制接口电路包括开路启动保护电路、破灯启动保护电路以及智能控制接口电路，所述开路启动保护电路保证所述镇流器只有在低频无极灯管正常接入时才启动；所述破灯启动保护电路在所述低频无极灯的灯管破裂时，触发半桥驱动电路进行过压保护；所述智能控制接口电路对所述低频无极灯进行状态反馈及智能开关控制；从而有效地防止了镇流器在异常情况下启动而造成的自身损坏，并且智能开关控制也有利于低频无极灯的推广应用。

请参考图2至图3，其中，图2为本发明实施例提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路的电路原理图，图3为本发明实施例提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路应用到镇流电路的示意图，如图2至图3所示，所述镇流器的镇流电路包括滤波整流电路100、功率因数校正电路200、半桥驱动电路300以及输出采样电路400，半桥驱动电路300与所述无极灯相连，本发明提供的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路500包括：

开路启动保护电路501，所述开路启动保护电路501接收所述功率因数校正电路200输出的第一信号，并且输出一第二信号到所述半桥驱动电路300的电源引脚VD，所述第二信号受所述镇流器状态的控制，当所述镇流器接上所述低频无极灯时，所述第二信号为有效电源信号，当所述镇流器没接所述低频无极灯时，所述第二信号为无效信号；

破灯启动保护电路502，所述破灯启动保护电路502接收所述输出采样电路400输出的采样信号VSMP，并对所述采样信号VSMP进行稳压、滤波后输出到所述半桥驱动电路300的过压保护引脚，当所述采样信号明显高于正常情况时，触发所述半桥驱动电路300进行过压保护；以及

智能控制接口电路503，所述智能控制接口电路503接收所述输出采样电路400输出的采样信号VSMP，并根据所述采样信号VSMP控制所述半桥驱动电路300电源的通断电。

其中，所述开路启动保护电路501包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，第一稳压二极管D1以及晶体三极管Q1；所述第一信号连接到第六电阻R6，第六电阻R6再与第一稳压二极管D1的阴极以及晶体三极管Q1的发射极相连，第一稳压二极管D1的阳极与第二二极管D2的阳极相连，晶体三极管Q1的集电极与第四二极管D4的阳极连接，第四二极管D4的阴极与第三电阻R3相连，第三电阻R3的另一端连接半桥驱动电路的电源引脚VD；第四电阻R4跨接在晶体三极管Q1的基极和发射极两端，晶体三极管Q1的基极同时与第五电阻R5连接，第五电阻R5的另一端与第三二极管D3的阳极相连，第三二极管D3的阴极连接到镇流器的输出端。

所述开路启动保护电路501的原理为：所述功率因数校正电路200输出的直流电流经R6限流、D1稳压后进入晶体三极管Q1。当低频无极灯的灯管正常接入时，电流经R4、R5、D3流动，在晶体三极管Q1的发射极和基极之间形成偏置电压，晶体三极管Q1导通，于是电流经晶体三极管Q1集电极、D4、R3流到半桥驱动电路300的电源引脚VD，给半桥驱动电路300供电，镇流器启动；而当镇流器的输出端开路，及低频无极灯的灯管没有与镇流器连接时，R4上没有电流流过，因而R4两端没有压差，晶体三极管Q1截止，于是D4的阳极以及半桥驱动电路300的电源引脚VD处没有电流，镇流器不启动，实现开路保护功能。

进一步地，所述破灯启动保护电路502包括并联的第二稳压二极管D5以及电容C1，所述采样信号VSMP连接到所述第二稳压二极管D5的阴极和C1的一端，所述第二稳压二极管D5的阳极和C1的另一端接地，所述采样信号VSMP经所述破灯启动保护电路502稳压、滤波后输出到所述半桥驱动电路300的过压保护引脚。

所述破灯启动保护电路502的原理为：当所述低频无极灯的灯管破裂或漏气后，所述镇流电路的输出功率明显增加，此时，采样信号VSMP将明显高于正常情况，所述破灯启动保护电路502将该信号进行稳压、滤波后接至所述半桥驱动电路300的过压保护引脚，触发所述半桥驱动电路300进行过压保护动作，实现破灯启动保护。

进一步地，所述智能控制接口电路503包括第一光电耦合器OP1、第二光电耦合器OP2，第一电阻R1、第二电阻R2、第七电阻R7、第八电阻R8以及MOS管Qp；所述第一电阻R1、第二电阻R2分别与所述第一光电耦合器OP1的输入脚和输出脚串联，所述第八电阻R8连接所述MOS管Qp的栅极及漏极，所述第七电阻R7串接于所述第二光电耦合器OP2的输出端与所述MOS管Qp的栅极之间，所述MOS管Qp的漏极接地，所述第六电阻R6连接所述第二光电耦合器OP2的输出集电极以及所述半桥驱动电路的电源引脚VD。

所述智能控制接口电路503的原理为：所述取样电压VSMP连接到所述第一光电耦合器OP1的输入端，当镇流器有输出时，第一光电耦合器OP1的输出端发光，当镇流器没有输出时，第一光电耦合器OP1的输出端不发光，从而第一光电耦合器OP1的输出端根据镇流器的输出情况改变状态，第一光电耦合器OP1的输出端状态的改变形成一智能控制信号对DO-LHT/DO-GND。其中，信号DO-LHT为高电平信号，其对应第一光电耦合器OP1的输出端发光状态；DO-GND为低电平信号，其对应第一光电耦合器OP1的输出端不发光状态。第一电阻R1以及第二电阻R2起限流保护作用。

第一光电耦合器OP1的输出端状态的改变对应的智能控制信号对DO-LHT/DO-GND输入到第二光电耦合器OP2的输入端，当该智能控制信号为低电平时，第二光电耦合器OP2输出端截止，MOS管Qp栅极为低电平，Qp截止，半桥驱动电路300正常工作；当该智能控制信号为高电平时，OP2输出端导通，来自第六电阻R6的高电平被接入到Qp的栅极，Qp导通，从而半桥驱动电路300的电源引脚VD对地(GND)短路，半桥驱动电路300的电源被切断，镇流器停止输出，进入待机状态；当该智能控制信号再次返回到低电平时，VD又恢复供电，半桥驱动电路电源恢复，重新进行新一轮启动，然后正常工作。达到自动控制的目的。

在上述的具体实施例中，所述晶体三极管Q1为PNP型晶体三极管。

在本发明的一个具体实施例中，所述第一信号为直流电流信号，然而应该认识到，根据实际情况，所述第一信号还可以为直流电压信号。

在本发明的一个具体实施例中，所述第二信号为直流电流信号，然而应该认识到，根据实际情况，所述第二信号还可以为直流电压信号。

在本发明的一个具体实施例中，所述采样信号为直流压信号，然而应该认识到，根据实际情况，所述采样信号还可以为直流电流信号。

综上所述，本发明提供了一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，所述低频无极灯启动保护及智能控制接口电路包括开路启动保护电路、破灯启动保护电路以及智能控制接口电路，所述开路启动保护电路保证所述镇流器只有在低频无极灯管正常接入时才启动；所述破灯启动保护电路在所述低频无极灯的灯管破裂时，触发半桥驱动电路进行过压保护；所述智能控制接口电路对所述低频无极灯进行状态反馈及智能开关控制；从而有效地防止了镇流器在异常情况下启动而造成的自身损坏，并且智能开关控制也有利于低频无极灯的推广应用。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，用于保护及控制低频无极灯的镇流器，其中所述镇流器的镇流电路包括滤波整流电路、功率因数校正电路、半桥驱动电路以及输出采样电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述开路启动保护电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻，第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一稳压二极管以及晶体三极管；所述第一信号连接到所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端与所述第一稳压二极管的阴极以及所述晶体三极管的发射极相连，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二二极管的阳极相连，所述晶体三极管的集电极与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所述第三电阻相连，所述第三电阻的另一端连接半桥驱动电路的电源引脚；所述第四电阻跨接在所述晶体三极管的基极和发射极两端，所述晶体三极管的基极同时与所述第五电阻连接，所述第五电阻另一端与所述第三二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极连接到镇流器的输出端。

3.如权利要求2所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述晶体三极管为PNP型晶体三极管。

4.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述破灯启动保护电路包括并联的第二稳压二极管以及电容，所述采样信号连接到所述第二稳压二极管的阴极和所述电容的一端，所述第二稳压二极管的阳极和所述电容的另一端接地。

5.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述智能控制接口电路包括第一光电耦合器、第二光电耦合器，第一电阻、第二电阻、第七电阻、第八电阻以及MOS管；所述第一电阻、第二电阻分别与所述第一光电耦合器的输入脚和输出脚串联，所述第八电阻连接所述MOS管的栅极及漏极，所述第七电阻串接于所述第二光电耦合器的输出端与所述MOS管的栅极之间，所述MOS管的漏极接地，所述第六电阻连接所述第二光电耦合器的输出集电极以及所述半桥驱动电路的电源引脚。

6.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述第一信号为直流电流信号或直流电压信号。

7.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述第二信号为直流电流信号或直流电压信号。

8.如权利要求1所述的低频无极灯启动保护及智能控制接口电路，其特征在于，所述采样信号为直流电压信号。