CN102281694B - 电子镇流器及其自动热重启电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子镇流器及其自动热重启电路。该电子镇流器主要包括桥式整流电路、功率因数校正电路和功率驱动电路。功率因数校正电路输出频率大约为10Hz~500Hz的低频脉动直流。功率驱动电路为半桥功率驱动电路，其开关频率范围是10kHz~100kHz之内的某一频段。本发明电子镇流器主要用于金卤灯，其通过功率功数校正电路产生10Hz~500Hz的脉动直流，功率驱动电路在10kHz~100kHz频率段之间进行扫频开关，有效抑制金卤灯的高频声共振问题。该镇流器还具有体积小、重量轻和成本低的优点。自动热重启电路可在金卤灯未被点亮或输入电源断电又来电后自动重启电子镇流器，实现自动点灯的功能，使用方便。

Description

电子镇流器及其自动热重启电路

技术领域

本发明涉及镇流器，特别是涉及一种高频金卤灯用电子镇流器及其自动热重启电路。

背景技术

电子镇流器与电感镇流器相比具有小巧轻便的特点，对于金卤灯电子镇流器而言，目前大多是使用直流低频方波驱动方式来减少和消除声共振现象，这种方式使用元器件较多，结构复杂。

发明内容

基于此，有必要提供一种可抑制和消除金卤灯声共振现象的高频电子镇流器。

一种电子镇流器，包括桥式整流电路、功率因数校正电路和功率驱动电路。所述功率驱动电路为半桥功率驱动电路，该功率驱动电路的开关频率范围是10kHz~100kHz。

在优选的实施例中，所述功率因数校正电路的输出电流是频率为10Hz~500Hz的低频脉动直流。

在优选的实施例中，所述低频脉动直流的最低电压约为其最高电压的一半。

在优选的实施例中，所述电子镇流器还包括自动热重启电路。所述自动热重启电路用于在输入电源电压短暂中断或电子镇流器上电后负载未点亮时向所述功率驱动电路发出驱动信号，启动所述功率驱动电路。

在优选的实施例中，所述自动热重启电路包括重启开关、自锁开关、检测单元和触发与放电单元。所述重启开关为常通开关，其在导通时向所述触发与放电单元发出启动信号。所述自锁开关为常断开关，其在电子镇流器上电后负载未被成功点亮或负载熄灭时导通，导通后在失去供电时断开。所述检测单元用于在自锁开关导通后控制所述重启开关断开，停止为自锁开关供电，使自锁开关断开，延时预定时间后检测单元再控制重启开关导通，使重启开关再次向所述触发与放电单元发出启动信号。所述触发与放电单元用于在接收到所述启动信号后启动所述功率驱动电路。

在优选的实施例中，所述重启开关包括第一开关管和第二开关管。所述第一开关管以常导通方式连接在所述桥式整流电路和触发与放电单元之间。所述第二开关管的一端与所述桥式整流电路和第一开关管的控制端电连接，另一端接地，其控制端与所述检测单元的输出端相连。

在优选的实施例中，所述检测单元包括控制单元、单向导通管、第五电阻和第一电容。所述单向导通管的一端与所述触发与放电单元的输入端以及第一开关管相连，另一端与所述自锁开关、第五电阻和第一电容的一端，以及所述控制单元的输入端电连接。所述自锁开关、第五电阻和第一电容的另一端接地。所述控制单元的输出端作为检测单元的输出端与所述第二开关管的控制端相连。

所述控制单元用于在其输入端由高电平变为低电平时输出控制信号使所述第二开关管导通，以使所述第一开关管的控制端接地并截止，延时一段时间后控制单元控制第二开关管截止，以使所述第一开关管恢复导通。

此外，还有必要提供一种具有自动重启功能的镇流器用自动热重启电路。

一种电子镇流器的自动热重启电路包括重启开关、自锁开关、检测单元和触发与放电单元。所述重启开关为常通开关，其在导通时向所述触发与放电单元发出启动信号。所述自锁开关为常断开关，其在电子镇流器上电后负载未被成功点亮或负载熄灭时导通，导通后在失去供电时断开。所述检测单元用于在自锁开关导通后控制所述重启开关断开，停止为自锁开关供电，使自锁开关断开，延时预定时间后检测单元再控制重启开关导通，使重启开关再次向所述触发与放电单元发出启动信号。所述触发与放电单元用于在接收到所述启动信号后启动所述功率驱动电路。

在优选的实施例中，所述重启开关包括第一开关管和第二开关管。所述第一开关管以常导通方式连接在所述桥式整流电路和触发与放电单元之间。所述第二开关管的一端与所述桥式整流电路和第一开关管的控制端电连接，另一端接地，其控制端与所述检测单元的输出端相连。所述检测单元包括控制单元、单向导通管、第五电阻和第一电容。所述单向导通管的一端与所述触发与放电单元的输入端以及第一开关管相连，另一端与所述自锁开关、第五电阻和第一电容的一端，以及所述控制单元的输入端电连接。所述自锁开关、第五电阻和第一电容的另一端接地。所述控制单元的输出端作为检测单元的输出端与所述第二开关管的控制端相连。

本发明通过使功率驱动电路在10kHz~100kHz频率段之间进行扫频开关，有效抑制金卤灯的高频声共振问题。该电子镇流器具有较小的体积和较轻的重量，成本也低。由于结构简单，镇流器的功率损耗小，从而获得更好的光效，更好的光输出稳定性。自动热重启电路可在金卤灯未被成功点亮或输入电源短暂断电后自动重启电子镇流器，以实现自动点灯的功能，使用方便。

附图说明

图1为一实施例的电子镇流器的电路原理图。

图2为一实施例的自动热重启电路的电路原理图。

图3为一实施例的自锁开关的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明电子镇流器及其自动热重启电路作进一步详细描述。

如图1所示，一实施例的电子镇流器包括依次电连接的EMI（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）电路、桥式整流电路、PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电路和功率驱动电路。电子镇流器还包括与桥式整流电路和功率驱动电路相连的自动热重启电路。EMI电路的输入端与输入电源，如市电相连。功率驱动电路的输出端与负载电性连接。负载为高强度气体放电灯，本实施例中为金卤灯。该电子镇流器可抑制和消除金卤灯的声共振现象，其自动热重启电路在金卤灯未被成功点亮或输入电源短暂断电后会自动向功率驱动电路发出驱动信号，重启电子镇流器。

本实施例中，EMI电路、桥式整流电路和PFC电路均可采用现有常用的电路结构，在此不再赘述。特别的是，PFC电路的输出电流是频率为10Hz~500Hz的低频脉动直流。经过反复验证，采用该频率段下的低频脉动直流，后续功率驱动电路功能易实现，金卤灯不易出现声共振现象，对电路元器件要求不高，电路元器件的性能也可得到较好的发挥，电路寿命长，且电路结构相对较为简单。较佳的，该低频脉动直流的频率与输入电源的频率相近或是输入电源频率的倍数，这样，PFC电路可以方便地从输入电源取样从而得到相应频率段的低频脉动直流，电路结构简单、易实现。当然，也可以另外增加频率发生器来实现功能。

该低频脉动直流的最低电压约为其最高电压的一半，可有效防止脉动直流最低电压低于金卤灯管压而导致的熄灭问题。

功率驱动电路为半桥功率驱动电路，其包括开关管S1、开关管S2、自激变压器T、储能电容C3、谐振电容C4和谐振电感L1。其中，开关管S1和开关管S2可以是三极管、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）或MOS（Metal-Oxid-Semiconductor，金属-氧化物-半导体）晶体管。自激变压器T包括3个绕组：T1、T2和T3。绕组T1的第一端T11与绕组T2的第一端T21以及绕组T3的第二端T32互为同名端。

开关管S1的第一端（如三极管的集电极，IGBT或MOS管的漏极）与PFC电路的高电压输出端连接，其第二端（如三极管的发射极，IGBT或MOS管的源极）与开关管S2的第一端、绕组T1的第二端T12、绕组T2的第一端T21相连，其控制端（如三极管的基极，IGBT或MOS管的栅极）与绕组T1的第一端T11相连。开关管S2的第二端与PFC电路的低电压输出端以及绕组T3的第二端T32相连，其控制端与绕组T3的第一端T31相连。电容C3的一端与绕组T2的第二端T22相连，其另一端与电感L1的一端相连。电容C4连接在电感L1的另一端与开关管S1的第一端之间，用于驱动负载。

变压器T和开关管S1、S2构成一个变频自激式振荡电路，PFC电路输出的电压的高低改变自激变压器T的输入信号从而达到变频的目的。工作中，越接近PFC电路输出电压的高峰，半桥功率驱动电路的开关频率越低，越接近PFC电路输出电压的低谷，半桥功率驱动电路的开关频率越高，从而达到扫频的作用，避免负载在同一频率下工作，达到减小和消除声共振现象的目的。本实施例中，半桥功率驱动电路的开关频率范围是10kHz~100kHz。在该频率段对电路元器件性能要求及不高，电路板电磁干扰小，电路成本较低，寿命较长。优选的，半桥功率驱动电路的开关频率范围是20kHz~60kHz之间的任意一段，在该频率段内，电路使用三极管可达到最佳效果，电路成本最低。

如上所述，自动热重启电路用于在输入电源电压短暂中断或电子镇流器上电后负载未点亮时向所述功率驱动电路发出驱动信号，启动功率驱动电路，从而重启电子镇流器。本实施例中，自动热重启电路包括自锁开关K1、重启开关、检测单元和触发与放电单元。自锁开关K1与检测单元相连。自锁开关K1为常断开关，其在电子镇流器上电后负载未被成功点亮或负载熄灭时导通，导通后在失去供电时断开。自锁开关K1的电路原理图如图3所示，其中端点A连接到保护电路上，用于判断金卤灯是否点亮。

重启开关与桥式整流电路的输出端、检测单元和触发与放电单元相连。重启开关为常通开关，受检测单元的输出信号控制。重启开关在导通时向触发与放电单元发出启动信号。

检测单元与重启开关和自锁开关K1电性连接。检测单元用于在自锁开关导通后控制所述重启开关断开，停止为自锁开关供电，使自锁开关断开，延时预定时间后检测单元再控制重启开关导通，使重启开关再次向所述触发与放电单元发出启动信号。触发与放电单元每次在接收到所述启动信号时向功率驱动电路的开关管S1或S2发送驱动信号，从而达到启动电子镇流器的目的。

如图2所示，一实施例中，重启开关主要包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一和第二开关管Q1、Q2可以是三极管、IGBT或MOS晶体管。第一开关管Q1以常导通方式连接在桥式整流电路和触发与放电单元之间。检测单元主要包括控制单元、单向导通管D1、第五电阻R5和第一电容C1。单向导通管D1为二极管。

第一开关管Q1的第一端（如三极管的集电极，IGBT或MOS管的漏极）通过电阻R1与桥式整流电路的输出端电性连接，其第二端（如三极管的发射极，IGBT或MOS管的源极）通过电阻R3与触发与放电单元的输入端以及单向导通管D1的阳极相连。第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的控制端（如三极管的基极，IGBT或MOS管的栅极）相连，同时通过电阻R2与第一开关管Q1的第一端相连，其第二端接地，其控制端与控制单元的输出端相连。单向导通管D1的阴极与自锁开关K1的一端相连，同时还通过电阻R4与第五电阻R5和第一电容C1的一端，以及控制单元的输入端相连。自锁开关K1、第五电阻R5、第一电容C1的另一端接地。

控制单元在其输入端由高电平变为低电平（本实施例中当其输入端通过自锁开关K1接地时为低电平）时输出控制信号使第二开关管Q2导通，以使第一开关管Q1的控制端接地并截止。控制单元在预设时间后再次输出控制信号使第二开关管Q2截止，以使第一开关管Q1再次导通，向触发与放电单元发出启动信号。

本实施例中，触发与放电单元采用积分电路，其内部设有一个一端与重启开关的输出端相连，另一端接地的电容。当该电容的电压高到预设值后，触发与放电单元产生脉动信号作为驱动信号用来启动功率驱动电路的开关管S1或S2。在开关管S1和S2工作后，触发与放电单元将该电容上电压放掉，不让其再次充电。从而，触发与放电单元仅在每次重新接收到启动信号的一段时间内启动功率驱动电路。

自动热重启电路的工作原理是：当电子镇流器上电后，由于电阻R2存在，第一开关管Q1是常导通开关，桥式整流电路通过重启开关，也即电阻R1、第一开关管Q1和电阻R2给触发与放电单元供电（发出启动信号），触发与放电单元根据该驱动信号驱动半桥功率驱动电路。半桥功率驱动电路开始工作。如果负载未成功点亮或是输入电源中途断电（后又来电）导致负载熄灭的情况下，自锁开关K1自动闭合，控制单元的输入端会检测到低电平，当延时一定时间后，控制单元输出高电平将第二开关管Q2导通预定时间，使第一开关管Q1截止，这时自锁开关K1失去供电而自行断开，然后控制单元再输出低电平将第二开关管Q2截止，使第一开关管Q1导通，向触发与放电单元供电，这时电路重启，如此循环直到负载被点亮为止。

可以理解的，其他实施例中，可根据负载的不同，去掉EMI电路。其他实施例中，也可由其它电路为自激变压器T产生驱动信号，用来驱动开关管S1、S2工作在变频状态，只要功率驱动电路的开关频率范围是10kHz~100kHz即可。

综上，本发明通过使功率驱动电路在10kHz~100kHz频率段之间进行扫频开关，有效抑制或消除金卤灯的高频声共振问题。自动热重启电路可在金卤灯未被点亮或输入电源短暂断电后自动重启电子镇流器，以实现自动点灯的功能，使用方便。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种电子镇流器，包括桥式整流电路、功率因数校正电路和功率驱动电路，其特征在于，所述功率驱动电路为半桥功率驱动电路，该功率驱动电路的开关频率范围是10kHz~100kHz，所述电子镇流器还包括自动热重启电路，所述自动热重启电路用于在输入电源电压短暂中断或电子镇流器上电后负载未点亮时向所述功率驱动电路发出驱动信号，启动所述功率驱动电路；

所述自动热重启电路包括重启开关、自锁开关、检测单元和触发与放电单元；

所述重启开关为常通开关，与桥式整流电路的输出端相连，其在导通时向所述触发与放电单元发出启动信号；

所述自锁开关为常断开关，其在电子镇流器上电后负载未被成功点亮或负载熄灭时导通，导通后在失去供电时断开；

所述检测单元用于在自锁开关导通后控制所述重启开关断开，停止为自锁开关供电，使自锁开关断开，延时预定时间后检测单元再控制重启开关导通，使重启开关再次向所述触发与放电单元发出启动信号；

所述触发与放电单元用于在接收到所述启动信号后启动所述功率驱动电路。

2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述功率因数校正电路的输出电流是频率为10Hz~500Hz的低频脉动直流。

3.根据权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于，所述低频脉动直流的最低电压约为其最高电压的一半。

4.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述重启开关包括第一开关管和第二开关管；所述第一开关管以常导通方式连接在所述桥式整流电路和触发与放电单元之间；所述第二开关管的一端与第一开关管的控制端连接，另一端接地，其控制端由所述检测单元的输出端控制。

5.根据权利要求4所述的电子镇流器，其特征在于，所述检测单元包括控制单元、单向导通管、第五电阻和第一电容；所述单向导通管的一端与所述触发与放电单元的输入端以及第一开关管相连，另一端与所述自锁开关、第五电阻和第一电容的一端，以及所述控制单元的输入端电连接；所述自锁开关、第五电阻和第一电容的另一端接地；所述控制单元的输出端作为检测单元的输出端与所述第二开关管的控制端相连。

6.根据权利要求5所述的电子镇流器，其特征在于，所述控制单元用于在其输入端由高电平变为低电平时输出控制信号使所述第二开关管导通，以使所述第一开关管的控制端接地并截止，延时一段时间后控制单元控制第二开关管截止，以使所述第一开关管恢复导通。