CN102006707A - 一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器，包括依次级联连接的输入滤波器、DC-DC反激变换器、DC-AC全桥逆变电路，所述输入滤波器的前端连接有蓄电池，所述DC-AC全桥逆变电路上并联连接有续弧电路，所述DC-AC全桥逆变电路上串联有用于产生击穿高压气体放电灯两个电极的高压的辅助绕组串联式点火电路；所述辅助绕组串联式点火电路包括正辅助绕组倍压电路和负辅助绕组倍压电路，所述正、负辅助绕组倍压电路的输出端分别与双触点继电器连接，所述双触点继电器与升压电路连接，所述升压电路与高压气体放电灯连接。本发明的有益效果：一是可以提升击穿电压值，保证一次点火成功率；二是提升了高压气体放电灯的使用寿命、一定程度上节约了资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高压气体放电灯的带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器。
背景技术
高压气体放电灯电子镇流器包括高压点火电路与稳态电源供应电路，点火电路与稳态电源供应电路一般可以采用串联与并联方式。稳态电源供应电路包括直流升压电路和全桥逆变电路。点火电路的高压发生电路一般有单级升压电路、双级升压电路。
串联的单级升压电路，如图1所示，此电路一般要求匝比很高，因高压线圈流过灯电流，所用导线不能太细，这样会使高压变压器体积做的很大。
并联的单级升压电路，如图2所示，可将高压侧线圈导线做的很细，但灯需要串联另外的镇流电感，这样电子镇流器系统的体积也会很大。
双级升压电路，如图3所示，在产生高压的同时，高压侧绕组起到电子镇流器电感的作用，可降低系统的体积和重量。采用在前级反激变压器的副边加辅助绕组的办法，但增加了反激变压器的体积和制作难度。
为了能减小变压器体积，又能产生高压，现有点火电路采用倍压串联点火电路结构，如图4所示。采用倍压串联点火电路的电子镇流器包括输入滤波器、反激变换器、续弧电路、全桥逆变电路、倍压电路、串联结构点火电路，利用反激变换器输出级倍压整流电路，只使用了一级升压变压器，可降低变压器的匝比，不会增加变压器的体积。但在对高压气体放电灯每次进行高压点火时和启动过程中，都会使得灯管两个电极中的一个电极固定为阳极，另一个电极固定为阴极，这样的高压点火电路结构和启动过程，会使得高压气体放电灯的使用寿命大大降低，而且点火电路效率低。
发明内容
本发明要解决现有电子镇流器的倍压串联式点火电路存在效率低的问题，提供了一种效率高、结构简凑的带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器。
本发明的技术方案：
一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器，包括依次级联连接的用于隔断蓄电池与本装置之间的高频干扰的输入滤波器、用于把输入为蓄电池等级的直流电压升高的DC-DC反激变换器、用于把高压直流电变换为高压方波电压的DC-AC全桥逆变电路，所述输入滤波器的前端连接有蓄电池，所述DC-AC全桥逆变电路上并联连接有当高压气体放电灯的两个电极被击穿时，短暂地为高压气体放电灯提供能量的续弧电路，其特征在于：所述DC-AC全桥逆变电路上串联有用于产生击穿高压气体放电灯两个电极的高压的辅助绕组串联式点火电路；所述辅助绕组串联式点火电路包括正辅助绕组倍压电路和负辅助绕组倍压电路，所述正、负辅助绕组倍压电路的输出端分别与双触点继电器连接，所述双触点继电器与升压电路连接，所述升压电路与高压气体放电灯连接；
所述正辅助绕组倍压电路包括第三电容，所述第三电容的第一端与DC-DC反激变换器的输出端第一二极管的阳极及正辅助绕组的第一端相连，所述正辅助绕组的第一端与DC-DC反激变换器的第一绕组的第一端是同名端，所述正辅助绕组的第二端与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与第三电容的第二端、双触点继电器相连；
所述负辅助绕组倍压电路包括第七电容，所述第三电容的第一端与负辅助绕组的第一端相连，所述负辅助绕组的第一端与DC-DC反激变换器的第一绕组的第一端是同名端，所述负辅助绕组的第二端与第四二极管的阳极相连，所述第四二极管的阴极与第七电容的第二端相连并接地。
进一步，所述升压电路包括限流电阻，所述限流电阻第一端与双触点继电器的输出端相连，所述限流电阻的第二端与点火电容器第一端及高压双向触发二极管第一端相连，所述点火电容器第二端接地，所述高压双向触发二极管的第二端与点火变压器的低压侧第一端相连，所述点火变压器的高压侧第一端与高压气体放电灯第一端相连，所述高压气体放电灯的第二端与阻隔低频电容的第一端、压敏电阻的第一端、DC-AC全桥逆变电路的第二电感相连，所述阻隔低频电容的第二端、压敏电阻的第二端与点火变压器的高压侧第二端相连并一起连接到DC-AC全桥逆变电路的第三电感上。
高压气体放电灯的启动过程从暂态至稳态共分为电压击穿、辉光放电、辉光转弧光放电、弧光放电（稳态工作）等四个阶段，如图5所示具体状态过渡过程。暂态时间的长短与辉光转弧光阶段供给灯管的功率大小有关，若于辉光转弧光期间加一较大的功率给灯管，将使得灯管温度上升的速度加快，而缩短了高压气体放电灯的暂态时间，使灯管能较快的进入稳态工作。
启动期间，电子镇流器要经历高压击穿、电流接续、预热维弧3个阶段。高压启动电路是高压气体放电灯能否瞬间点亮的基础。但辉光放电后惯性和滤波电路的延迟使直流变换器和检测回路很难有较快的响应速度，所以电子镇流器里面要包含电流接续(take-over)电路，它将电容预先储存的能量为灯提供一较大的瞬间电流，保证辉光到弧光的可靠过渡。
本发明对点火电容器共有两种充电方式：当双触点继电器的“1－3”闭合时，通过正辅助绕组的输出端、双触点继电器、限流电阻对点火电容器进行充电，其极性为左正右负；当双触点继电器的“2－3”闭合时，通过负辅助绕组的输出端、双触点继电器、限流电阻对点火电容器充电，其极性为左负右正。不管点火电容器的极性如何，只要其两端的电压达到高压双向触发二极管的崩溃电压后，便击穿导通，点火电容器通过点火变压器的低压侧放电，同时把能量传递到高压侧。由点火变压器高压绕组、高压气体放电灯以及压敏电阻组成闭环回路。当点火电容器的极性为左正右负时，则对应着高压气体放电灯的上面电极承受正的高压，使得灯管击穿；当点火电容器的极性为左负右正时，则对应着高压气体放电灯的下面电极承受正的高压，使得灯管击穿。
续流阶段，电路的工作方式如下：续流电路的第四电容器通过由第三二极管、第二电阻、高压气体放电灯、DC-AC全桥逆变电路的第二电感、第三电感、点火变压器高压侧以及DC-AC全桥逆变电路中闭合的开关管组成的回路来使得高压气体放电灯达到维弧的功能。在续流时，全桥电路中的四个开关管的闭合要与前面双触点继电器相配合。
当高压气体放电灯进入辉光转弧光以及弧光放电阶段后，程序控制让全桥电路工作在交替导通状态，这样就可以在灯管两端得到几百Hz的交流电，维持高压气体放电灯的正常发光。
本发明的辅助绕组串联式点火电路结构的高压气体放电灯电子镇流器，在没有增加电路复杂程度的基础上，通过选取合理的电子元件和连接方式，容易地实现了提升点火的电压值。本发明中使用正、负两组辅助绕组、双触点继电器、高压双向触发二极管(SIDAC)的优越性为：在高压气体放电灯将要点火时，通过软件来随机选择双触点继电器的闭合方式（“1－3闭合”或者“2－3闭合”），可以做到在高压气体放电灯整个寿命使用期限内，每次点火的高压由两个电极均衡的来承担，这样有效地延长了灯管的使用寿命。
本发明的有益效果：一是可以提升击穿电压值，保证一次点火成功率；二是提升了高压气体放电灯的使用寿命、一定程度上节约了资源。
附图说明
图1为高压气体放电灯与点火线圈高压侧相串联的结构示意图。
图2为高压气体放电灯与点火线圈高压侧相并联的结构示意图。
图3为高压气体放电灯的两级升压点火电路的结构示意图。
图4为现有倍压串联式点火电路原理图。
图5为高压气体放电灯从电极被击穿到恒功率稳态工作的暂态过渡过程示意图。
图6为本发明的电路原理图。
图7是本发明的控制流程图。
具体实施方式
参照图6，一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器，包括依次级联连接的用于隔断蓄电池1与本装置之间的高频干扰的输入滤波器2、用于把输入为蓄电池1等级的直流电压升高的DC-DC反激变换器3、用于把高压直流电变换为高压方波电压的DC-AC全桥逆变电路5，所述输入滤波器2的前端连接有蓄电池1，所述DC-AC全桥逆变电路5上并联连接有当高压气体放电灯62的两个电极被击穿时，短暂地为高压气体放电灯62提供能量的续弧电路4，所述DC-AC全桥逆变电路5上串联有用于产生击穿高压气体放电灯62两个电极的高压的辅助绕组串联式点火电路6；所述辅助绕组串联式点火电路6包括正辅助绕组倍压电路和负辅助绕组倍压电路，所述正、负辅助绕组倍压电路的输出端分别与双触点继电器61连接，所述双触点继电器61与升压电路连接，所述升压电路与高压气体放电灯62连接；
所述正辅助绕组倍压电路包括第三电容C3，所述第三电容C3的第一端与DC-DC反激变换器2的输出端第一二极管D1的阳极及正辅助绕组Ns2的第一端相连，所述正辅助绕组Ns2的第一端与DC-DC反激变换器2的第一绕组Np的第一端是同名端，所述正辅助绕组Ns2的第二端与第二二极管D2的阳极相连，所述第二二极管D2的阴极与第三电容C3的第二端、双触点继电器61相连；
所述负辅助绕组倍压电路包括第七电容C7，所述第三电容C7的第一端与负辅助绕组Ns3的第一端相连，所述负辅助绕组Ns3的第一端与DC-DC反激变换器2的第一绕组Np的第一端是同名端，所述负辅助绕组Ns3的第二端与第四二极管D4的阳极相连，所述第四二极管D4的阴极与第七电容C7的第二端相连并接地。
所述升压电路包括限流电阻R3，所述限流电阻R3第一端与双触点继电器61的输出端相连，所述限流电阻R3的第二端与点火电容器C5第一端及高压双向触发二极管SIDAC第一端相连，所述点火电容器C5第二端接地，所述高压双向触发二极管SIDAC的第二端与点火变压器T2的低压侧第一端相连，所述点火变压器T2的高压侧第一端与高压气体放电灯62第一端相连，所述高压气体放电灯62的第二端与阻隔低频电容C6的第一端、压敏电阻VSR的第一端、DC-AC全桥逆变电路5的第二电感L2相连，所述阻隔低频电容C6的第二端、压敏电阻VSR的第二端与点火变压器T2的高压侧第二端相连并一起连接到DC-AC全桥逆变电路5的第三电感L3上。
高压气体放电灯的启动过程从暂态至稳态共分为电压击穿、辉光放电、辉光转弧光放电、弧光放电（稳态工作）等四个阶段，如图5所示具体状态过渡过程。暂态时间的长短与辉光转弧光阶段供给灯管的功率大小有关，若于辉光转弧光期间加一较大的功率给灯管，将使得灯管温度上升的速度加快，而缩短了高压气体放电灯的暂态时间，使灯管能较快的进入稳态工作。
启动期间，电子镇流器要经历高压击穿、电流接续、预热维弧3个阶段。高压启动电路是高压气体放电灯能否瞬间点亮的基础。但辉光放电后惯性和滤波电路的延迟使直流变换器和检测回路很难有较快的响应速度，所以电子镇流器里面要包含电流接续(take-over)电路，它将电容预先储存的能量为灯提供一较大的瞬间电流，保证辉光到弧光的可靠过渡。
本发明对点火电容器共有两种充电方式：当双触点继电器61的“1－3”闭合时，通过正辅助绕组Ns2的输出端、双触点继电器61、限流电阻R3对点火电容器C5进行充电，其极性为左正右负；当双触点继电器61的“2－3”闭合时，通过负辅助绕组Ns3的输出端、双触点继电器61、限流电阻R3对点火电容器C5充电，其极性为左负右正。不管点火电容器C5的极性如何，只要其两端的电压达到高压双向触发二极管SIDAC的崩溃电压后，便击穿导通，点火电容器C5通过点火变压器T2的低压侧放电，同时把能量传递到高压侧。由点火变压器T2高压绕组、高压气体放电灯62以及压敏电阻VSR组成闭环回路。当点火电容器C5的极性为左正右负时，则对应着高压气体放电灯62的上面电极承受正的高压，使得灯管击穿；当点火电容器C5的极性为左负右正时，则对应着高压气体放电灯62的下面电极承受正的高压，使得灯管击穿。
续流阶段，电路的工作方式如下：续流电路4的第四电容器C4通过由第三二极管D3、第二电阻R2、高压气体放电灯62、DC-AC全桥逆变电路5的第二电感L2、第三电感L3、点火变压器T2高压侧以及DC-AC全桥逆变电路5中闭合的开关管组成的回路来使得高压气体放电灯62达到维弧的功能。在续流时，全桥电路中的四个开关管的闭合要与前面双触点继电器相配合，具体操作见程序流程图中说明，见图7。
当高压气体放电灯62进入辉光转弧光以及弧光放电阶段后，程序控制让全桥电路工作在交替导通状态，这样就可以在灯管两端得到几百Hz的交流电，维持高压气体放电灯的正常发光。
本发明的辅助绕组串联式点火电路结构的高压气体放电灯电子镇流器，在没有增加电路复杂程度的基础上，通过选取合理的电子元件和连接方式，容易地实现了提升点火的电压值。本发明中使用正、负两组辅助绕组、双触点继电器61、高压双向触发二极管SIDAC的优越性为：在高压气体放电灯62将要点火时，通过软件来随机选择双触点继电器61的闭合方式（“1－3闭合”或者“2－3闭合”），可以做到在高压气体放电灯62整个寿命使用期限内，每次点火的高压由两个电极均衡的来承担，这样有效地延长了灯管的使用寿命。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器，包括依次级联连接的用于隔断蓄电池与本装置之间的高频干扰的输入滤波器、用于把输入为蓄电池等级的直流电压升高的DC-DC反激变换器、用于把高压直流电变换为高压方波电压的DC-AC全桥逆变电路，所述输入滤波器的前端连接有蓄电池，所述DC-AC全桥逆变电路上并联连接有当高压气体放电灯的两个电极被击穿时，短暂地为高压气体放电灯提供能量的续弧电路，其特征在于：所述DC-AC全桥逆变电路上串联有用于产生击穿高压气体放电灯两个电极的高压的辅助绕组串联式点火电路；所述辅助绕组串联式点火电路包括正辅助绕组倍压电路和负辅助绕组倍压电路，所述正、负辅助绕组倍压电路的输出端分别与双触点继电器连接，所述双触点继电器与升压电路连接，所述升压电路与高压气体放电灯连接；
所述正辅助绕组倍压电路包括第三电容，所述第三电容的第一端与DC-DC反激变换器的输出端第一二极管的阳极及正辅助绕组的第一端相连，所述正辅助绕组的第一端与DC-DC反激变换器的第一绕组的第一端是同名端，所述正辅助绕组的第二端与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管的阴极与第三电容的第二端、双触点继电器相连；
所述负辅助绕组倍压电路包括第七电容，所述第三电容的第一端与负辅助绕组的第一端相连，所述负辅助绕组的第一端与DC-DC反激变换器的第一绕组的第一端是同名端，所述负辅助绕组的第二端与第四二极管的阳极相连，所述第四二极管的阴极与第七电容的第二端相连并接地。
2.根据权利要求1所述的一种带新型辅助绕组串联式点火电路结构的电子镇流器，其特征在于：所述升压电路包括限流电阻，所述限流电阻第一端与双触点继电器的输出端相连，所述限流电阻的第二端与点火电容器第一端及高压双向触发二极管第一端相连，所述点火电容器第二端接地，所述高压双向触发二极管的第二端与点火变压器的低压侧第一端相连，所述点火变压器的高压侧第一端与高压气体放电灯第一端相连，所述高压气体放电灯的第二端与阻隔低频电容的第一端、压敏电阻的第一端、DC-AC全桥逆变电路的第二电感相连，所述阻隔低频电容的第二端、压敏电阻的第二端与点火变压器的高压侧第二端相连并一起连接到DC-AC全桥逆变电路的第三电感上。
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