CN101827488B - 一种荧光灯电子镇流器及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于荧光灯照明领域，提供了一种荧光灯电子镇流器及照明装置；荧光灯电子镇流器包括：EMI电路、整流电路、震荡电路，逆变电路、有源功率因数校正电路、控制电路和采样电路；有源功率因数校正电路的输入端连接至整流电路的输出端，第一输出端连接至逆变电路的输入端；采样电路的输入端连接荧光灯，对荧光灯的工作电流进行采样；控制电路的采样端连接至采样电路的输出端，输入端连接至有源功率因数校正电路的第二输出端，输出端连接至震荡电路的控制端，控制端连接至逆变电路的控制端。本发明提供的电子镇流器采用有源功率因数校正电路并结合控制电路和采样电路使得输入电路的导通角展宽，从而使得电子镇流器在85V～300V宽电压范围内稳定工作。

Description

一种荧光灯电子镇流器及照明装置

技术领域

本发明属于荧光灯照明领域，尤其涉及一种荧光灯电子镇流器及照明装置。

背景技术

传统的荧光灯电子镇流器在市电输入之后，经过EMI电路，整流，逆变后直接输出；虽然可以工作，但是也存在一些缺陷：(1)只有一个市电220V输入，如果在一些偏远的地区电压不足220V(比如只有150V或160V等情况)，镇流器就可能无法启动；或者电压过高达到250V甚至更高时，镇流器所用开关管与相关的电容可能无法承受耐压而导致击穿，从而无法工作；(2)没有相关保护电路，一旦短路，就可能导致灯管熄灭，严重还可能打火，冒烟，存在安全隐患；(3)该种电路设计的镇流器电流谐波大，干扰强，效率低，对电网有较大的影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种荧光灯电子镇流器，旨在解决现有的镇流器的工作电压范围较窄导致镇流器容易被损坏的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种荧光灯电子镇流器，其包括：与荧光灯连接的震荡电路，与所述震荡电路连接的逆变电路，以及依次连接的EMI电路和整流电路；所述荧光灯电子镇流器还包括：有源功率因数校正电路、控制电路和采样电路；

所述有源功率因数校正电路的输入端连接至所述整流电路的输出端；所述有源功率因数校正电路的第一输出端连接至所述逆变电路的输入端；

所述采样电路的输入端连接所述荧光灯，对所述荧光灯的工作电流进行采样；

所述控制电路的采样端连接至所述采样电路的输出端，所述控制电路的输入端连接至所述有源功率因数校正电路的第二输出端；所述控制电路的输出端连接至所述震荡电路的控制端；所述控制电路的控制端连接至所述逆变电路的控制端。

本发明实施例的目的还在于提供一种包括上述荧光灯电子镇流器的照明装置。

本发明提供的电子镇流器采用有源功率因数校正电路并结合控制电路和采样电路使得输入电路的导通角展宽，从而使得电子镇流器在85V～300V宽电压范围内稳定工作；另外该电子镇流器的效率高、具有异常保护功能以及灯管调光功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的荧光灯电子镇流器的模块结构原理图；

图2是本发明实施例提供的EMI电路、整流电路和有源功率因数校正电路的具体电路图；

图3是本发明实施例提供的控制电路、逆变电路、震荡电路和采样电路的具体电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的荧光灯电子镇流器采用有源功率因数校正电路并结合控制电路和采样电路使得输入电路的导通角展宽，从而使得电子镇流器在85V～300V宽电压范围内稳定工作。

本发明实施例提供的宽电压输入的荧光灯电子镇流器主要应用于照明装置中，其模块结构原理图如图1所示；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

荧光灯电子镇流器包括电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)电路11、整流电路12、有源功率因数校正(Active Power Factor Corrector，APFC)电路13、控制电路14、逆变电路15、震荡电路16和采样电路18，其中，震荡电路16与荧光灯17连接，逆变电路15与震荡电路16连接，EMI电路11和整流电路12依次连接；有源功率因数校正电路13的输入端连接至整流电路12的输出端；有源功率因数校正电路13的第一输出端连接至逆变电路15的输入端；采样电路18的输入端连接荧光灯17，采样电路18对荧光灯17的工作电流进行采样；控制电路14的采样端连接至采样电路18的输出端，控制电路14的输入端连接至有源功率因数校正电路13的第二输出端；控制电路14的输出端连接至震荡电路16的控制端；控制电路14的控制端连接至逆变电路15的控制端。

图2和图3分别示出了荧光灯电子镇流器的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

如图2所示，EMI电路11包括电感L2和NTC，并联连接在交流输入的两端；电感L2的原边线圈的一端通过保险丝F1连接火线L；电感L2的副边线圈的一端通过NTC连接零线N。EMI电路11的作用是滤除由交流输入带来的各种干扰信号，防止形成高频扰窜。

整流电路12包括整流元件DZ，整流元件DZ的输入端正极(即整流电路12的输入端正极)连接至电感L2的原边线圈的另一端，整流元件DZ的输入端负极(即整流电路12的输入端负极)连接至电感L2的副边线圈的另一端。

有源功率因数校正电路13包括PFC控制芯片U1以及其外围电路，其中PFC控制芯片包括8个引脚，第1引脚INV通过电容C4与第2引脚COMP连接；第3引脚MULT通过电阻R2接地，第3引脚MULT还通过电阻R1与整流电路12的输出端正极连接，电阻R6a与电容C2依次串联连接在整流电路12的输出端正极与地之间，电阻R6a与电容C2的串联连接端与PFC控制芯片U1的第8引脚VCC连接；第6引脚GND接地；第5引脚ZCD通过电阻R4连接至升压磁性元件T1的副边线圈的一端，升压磁性元件T1的副边线圈的另一端接地；第8引脚VCC连接至二极管D2的阴极，二极管D2的阳极通过串联连接的电阻R5和电容C3连接至升压磁性元件T1的副边线圈的一端；第7引脚GD通过电阻R3连接至MOS管Q1的栅极；第4引脚CS通过电阻R6连接至MOS管Q1的源极，MOS管Q1的源极还通过电阻R7a接地，电阻R7b与电阻R7a并联连接，升压磁性元件T1的原边线圈的一端连接至整流电路12的输出端正极，升压磁性元件T1的原边线圈的另一端连接至MOS管Q1的漏极和升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极作为有源功率因数校正电路13的第一输出端OUT1；电阻R8和电阻R9依次串联连接在升压二极管D1的阴极与地之间，电阻R8和电阻R9的串联连接端还连接至第1引脚INV，滤波电容C7连接在升压二极管D1的阴极与地之间，电阻R7的一端连接至整流电路12的输出端负极，电阻R7的另一端作为有源功率因数校正电路13的第二输出端OUT2。PFC控制芯片U1采用的器件具有非常低的启动损耗，启动电流小于70微安，运行静态电流小于4毫安，且具有600-800毫安图腾柱栅极驱动输出，适用于大MOSFET或IGBT驱动，该器件低成本解决开关电源方案，为EN61000-3-2标准的开关电源提供高达300W的功率。

如图3所示，控制电路14包括：驱动控制芯片U2及其外围电路；其中驱动控制芯片U2包括16个引脚，第1引脚CPRE为预热时间设定端，第1引脚CPRE通过电容C12接地；第2引脚RPRE为最大震荡频率设定端，第2引脚RPRE通过依次串联连接的电阻R22、可调电阻RP和电阻R11接地；第3引脚CF为震荡频率设定端，第3引脚CF通过电容C11接地；第4引脚RIGN为最小震荡频率设定端，第4引脚RIGN连接至二极管D3的阳极；第5引脚OPOUT为内部集成的运算放大器的输出端，第5引脚OPOUT连接至二极管D3的阴极；第6引脚OPIN-为内部集成的运算放大器的反相输入端，第6引脚OPIN-通过电容C0连接至二极管D3的阴极；第7引脚OPIN+为内部集成的运算放大器的同相输入端，第7引脚OPIN+通过依次串联连接的电阻R10和电容C10接地；其中电阻R10和电容C10的串联连接端作为可调电阻RP的可调端；第8引脚EN1为故障检测端，第12引脚VS为电源电压端，第16引脚VBOOT为自举电源电压端，其中第8引脚EN1、第12引脚VS和第16引脚VBOOT均作为控制电路的输入端IN2与OUT2连接；第9引脚EN2为“点火”故障控制端，第9引脚EN2通过电阻R12接地，电容C13与电阻R12并联连接；第10引脚GND为地端，第10引脚GND接地；第11引脚LVG为低驱动输出端；第13引脚N.C.悬空不接；第14引脚OUT为输出端；第15引脚HVG为高驱动输出端。驱动控制芯片U2采用半桥逆变驱动芯片即可。

逆变电路15包括：MOS管Q2、MOS管Q3、电阻R13、电阻R15、电阻R16和电阻R20；其中MOS管Q2的栅极通过电阻R15连接至驱动控制芯片U2的第15引脚高驱动输出端，MOS管Q2的漏极作为逆变电路的输入端IN1连接至有源功率因数校正电路13的第一输出端OUT1，MOS管Q2的源极连接至MOS管Q3的漏极；MOS管Q3的源极通过电阻R20接地，MOS管Q3的栅极通过电阻R13连接至驱动控制芯片U2的第11引脚低驱动输出端；电阻R16连接至MOS管Q3的栅极与MOS管Q3的源极之间；MOS管Q2的源极与MOS管Q3的漏极连接的连接端还连接至驱动控制芯片U2的第14引脚输出端。

震荡电路16包括：电感L3、电容C14和电容C15；其中电感L3的一端连接至驱动控制芯片U2的第14引脚输出端，电感L3的另一端通过电容C15连接至荧光灯17的输入端正极；电容C14与电容C15并联连接。

采样电路18包括：电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R14，电容C17以及二极管D4；其中电阻R18、电阻R17和电阻R14依次串联连接在荧光灯17的输入端正极与地之间，电阻R17和电阻R14的串联连接端连接至二极管D4的阳极，二极管D4的阴极连接至驱动控制芯片U2的第9引脚EN2端；荧光灯17的输入端负极通过串联连接的电阻R19和电容C17接地。

本发明实施例提供的荧光灯电子镇流器可以在宽电压范围内正常工作(比如可以在输入电压85V～300V之间正常工作)，通过高频半导体开关(即MOS管Q1)和电感(T1)的组合使输入电路的导通角展宽来实现，一上电，PFC控制芯片U1和驱动控制芯片U2都工作；首先通过电阻R6a给PFC控制芯片U1的第8引脚供电，驱动控制芯片U2工作，正常工作后通过辅助电源(T1的副边线圈)，经过电容C3，电阻R5，二极管D2给PFC控制芯片U1的第8引脚供电；驱动控制芯片U2的供电则通过电阻R7、电容C8、电容C9滤波后给驱动控制芯片U2的第16引脚提供电源；电阻R2用于提供信号检测电流，延长MOS管Q1的导通时间，升压磁性元件T1的储能就多，有源功率因数校正电路13输出电压就高点；若减少了MOS管Q1的导通时间，则升压磁性元件T1的储能就少，有源功率因数校正电路13输出的电压就低点。通常信号检测电流稳定，加上电感电流不能突变，短时间内，上升或下降变化量斜率不变，由L*di/dt＝U可知，输出电压可以稳定在400V左右；当输入电压较低(比如低于85V)，整流后通过电感T1，MOS管Q1的导通时间相对多；当输入电压较高(比如高于300V)，整流后通过电感T1，MOS管Q1的导通时间相对少；当MOS管Q1导通时电流给电感T1储能，快恢复升压二极管D1因为反偏而截止；此时负载供电由电容C7提供；MOS管Q1关断时，电流通过升压二极管D1给电容C7充电；有源功率因数校正电路13输出电压经过电阻R9的取样，反馈给驱动控制芯片U2的第1引脚，检测输出电压的异常。

在本发明实施例中，电子镇流器对荧光灯17的启动分阴极预热，点火，正常点燃；驱动半桥中的MOS管Q2和MOS管Q3交替导通，驱动控制芯片U2的第2引脚参与设定震荡频率，通过改变第2引脚上的微调电阻RP可以改变频率，从而可以改变电流的大小用以控制荧光灯17的亮度。

作为本发明的一个实施例，该电子镇流器的开关管可以选择导通电阻小，功耗低，在工作时转换效率高(通常会超过85％)的元器件；当异常发生时，驱动控制芯片U2的第8引脚的电压过高，导致驱动控制芯片U2的第9引脚输出低电平，从而使得震荡电路16停震保护；解除异常时，恢复正常工作。

本发明实施例提供的电子镇流器采用有源功率因数校正电路并结合控制电路和采样电路使得输入电路的导通角展宽，从而使得电子镇流器在85V～300V宽电压范围内稳定工作；另外该电子镇流器的效率高、具有异常保护功能以及灯管调光功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种荧光灯电子镇流器，其包括：与荧光灯连接的震荡电路，与所述震荡电路连接的逆变电路，以及依次连接的EMI电路和整流电路；其特征在于，所述荧光灯电子镇流器还包括：有源功率因数校正电路、控制电路和采样电路；

所述有源功率因数校正电路的输入端连接至所述整流电路的输出端；所述有源功率因数校正电路的第一输出端连接至所述逆变电路的输入端；

所述采样电路的输入端连接所述荧光灯，对所述荧光灯的工作电流进行采样；

所述控制电路的采样端连接至所述采样电路的输出端，所述控制电路的输入端连接至所述有源功率因数校正电路的第二输出端；所述控制电路的输出端连接至所述震荡电路的控制端；所述控制电路的控制端连接至所述逆变电路的控制端；

所述控制电路包括：驱动控制芯片U2；

所述驱动控制芯片U2包括16个引脚：

第1引脚CPRE为预热时间设定端，第1引脚CPRE通过电容C12接地；

第2引脚RPRE为最大震荡频率设定端，第2引脚RPRE通过依次串联连接的电阻R22、可调电阻RP和电阻R11接地；

第3引脚CF为震荡频率设定端，第3引脚CF通过电容C11接地；

第4引脚RIGN为最小震荡频率设定端，第4引脚RIGN连接至二极管D3的阳极；

第5引脚OPOUT为内部集成的运算放大器的输出端，第5引脚OPOUT连接至二极管D3的阴极；

第6引脚OPIN-为内部集成的运算放大器的反相输入端，第6引脚OPIN-通过电容C0连接至二极管D3的阴极；

第7引脚OPIN+为内部集成的运算放大器的同相输入端，第7引脚OPIN+通过依次串联连接的电阻R10和电容C10接地；电阻R10和电容C10的串联连接端作为可调电阻RP的可调端；

第8引脚EN1为故障检测端，第12引脚VS为电源电压端，第16引脚VBOOT为自举电源电压端，第8引脚EN1、第12引脚VS和第16引脚VBOOT均作为控制电路的输入端；

第9引脚EN2为点火故障控制端，第9引脚EN2通过电阻R12接地，电容C13与电阻R12并联连接；

第10引脚GND为地端，第10引脚GND接地；

第11引脚LVG为低驱动输出端；

第13引脚N.C.悬空不接；

第14引脚OUT为输出端；

第15引脚HVG为高驱动输出端。

2.如权利要求1所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述有源功率因数校正电路包括：PFC控制芯片U1及其外围电路；

所述PFC控制芯片包括8个引脚：

第1引脚INV通过电容C4与第2引脚COMP连接；

第3引脚MULT通过电阻R2接地，第3引脚MULT还通过电阻R1与所述整流电路的输出端正极连接，电阻R6a与电容C2依次串联连接在整流电路的输出端正极与地之间，电阻R6a与电容C2的串联连接端与所述PFC控制芯片U1的第8引脚VCC连接；

第5引脚ZCD通过电阻R4连接至升压磁性元件T1的副边线圈的一端，升压磁性元件T1的副边线圈的另一端接地；

第6引脚GND接地；

第7引脚GD通过电阻R3连接至MOS管Q1的栅极；

第8引脚VCC连接至二极管D2的阴极，二极管D2的阳极通过串联连接的电阻R5和电容C3连接至升压磁性元件T1的副边线圈的一端；

第4引脚CS通过电阻R6连接至MOS管Q1的源极，MOS管Q1的源极还通过电阻R7a接地，电阻R7b与电阻R7a并联连接，升压磁性元件T1的原边线圈的一端连接至所述整流电路的输出端正极，升压磁性元件T1的原边线圈的另一端连接至MOS管Q1的漏极和升压二极管D1的阳极，升压二极管D1的阴极作为有源功率因数校正电路的第一输出端；电阻R8和电阻R9依次串联连接在升压二极管D1的阴极与地之间，电阻R8和电阻R9的串联连接端还连接至所述PFC控制芯片的第1引脚INV，滤波电容C7连接在升压二极管D1的阴极与地之间，电阻R7的一端连接至所述整流电路的输出端负极，电阻R7的另一端作为有源功率因数校正电路的第二输出端。

3.如权利要求2所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述逆变电路包括：MOS管Q2、MOS管Q3、电阻R13、电阻R15、电阻R16和电阻R20；

所述MOS管Q2的栅极通过所述电阻R15连接至所述驱动控制芯片U2的第15引脚，所述MOS管Q2的漏极作为逆变电路的输入端，所述MOS管Q2的源极连接至所述MOS管Q3的漏极；

所述MOS管Q3的源极通过所述电阻R20接地，所述MOS管Q3的栅极通过所述电阻R13连接至所述驱动控制芯片U2的第11引脚；

所述电阻R16连接在所述MOS管Q3的栅极与所述MOS管Q3的源极之间；

所述MOS管Q2的源极与所述MOS管Q3的漏极连接的连接端还连接至所述驱动控制芯片U2的第14引脚。

4.如权利要求3所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述震荡电路包括：

电感L3、电容C14和电容C15；

所述电感L3的一端连接至所述驱动控制芯片U2的第14引脚，所述电感L3的另一端通过所述电容C15连接至所述荧光灯的输入端正极；

所述电容C14与所述电容C15并联连接。

5.如权利要求4所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述采样电路包括：

电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R14，电容C17以及二极管D4；

所述电阻R18、所述电阻R17和所述电阻R14依次串联连接在所述荧光灯的输入端正极与地之间，所述电阻R17和所述电阻R14的串联连接端连接至所述二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极连接至所述驱动控制芯片U2的第9引脚；所述荧光灯的输入端负极通过串联连接的所述电阻R19和所述电容C17接地。

6.一种包括权利要求1所述的荧光灯电子镇流器的照明装置。

Images