CN102413621A - 灯丝预热电路、方法及镇流器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种灯丝预热电路、方法及镇流器。该灯丝预热电路包括：三极管；第一绕组，一端与三极管的集电极电连接，另一端接电源输入；第二绕组，一端与三极管的发射极电连接，另一端与三极管的基极电连接，所述第二绕组与所述第一绕组之间自激耦合；一个或多个负载绕组，各自与灯丝串联连接，所述一个或多个负载绕组中的每一个与所述第一绕组之间反激耦合；延迟开关，在接收到预定延时的触发信号后由断开状态变成导通状态，以关断所述三极管。还提供了一种灯丝预热方法及一种镇流器。该灯丝预热电路可节省能耗，成本低。

Description

灯丝预热电路、方法及镇流器
技术领域
本发明涉及放电灯的镇流器，尤其涉及放电灯的镇流器中的灯丝预热电路及方法。
背景技术
镇流器可为放电灯提供可控电源。镇流器一般包括预调节器和半桥电路。电力网的交流电经预调节器整流后，驱动半桥电路，为放电灯供电。
放电灯在触发启动前一般需要对灯丝进行预热。可以使用具有集成电路控制器的变压器对灯丝进行预热，能够精确地控制预热能量，并在灯丝预热之后精确地切断预热电流。但是具有集成电路控制器的变压器成本高而且结构复杂。
还可以使用包含PTC(正温度系数半导体材料)电阻的电路对灯丝进行预热。虽然包含PTC电阻的电路成本低，但是其具有很大的电阻误差和寄生电容误差，从而影响预热能量和谐振曲线。而且从节省功耗的角度，包含PTC电阻的电路很难精确地实现预热电流切断功能。
需要一种低成本的灯丝预热电路及方法，既可以精确地对灯丝进行预热，又可以精确地在灯丝预热之后切断预热电流，从而节省功耗。
发明内容
本发明的一个实施例是一种灯丝预热电路，包括：三极管；第一绕组，一端与三极管的集电极电连接，另一端接电源输入；第二绕组，一端与三极管的发射极电连接，另一端与三极管的基极电连接，所述第二绕组与所述第一绕组之间自激耦合；一个或多个负载绕组，各自与灯丝串联连接，所述一个或多个负载绕组中的每一个与所述第一绕组之间反激耦合；延迟开关，在接收到预定延时的触发信号后由断开状态变成导通状态，以关断所述三极管。
本发明的一个实施例是一种灯丝预热方法，使用上述灯丝预热电路对灯丝进行预热，包括：上电时，将灯丝预热电路的延迟开关置于断开状态，启动灯丝预热电路；经过预定的延时，向灯丝预热电路的延迟开关发送触发信号，将延迟开关置于导通状态，切断灯丝预热电路。
本发明的一个实施例是一种镇流器，包括上述灯丝预热电路，还包括半桥电路，其中所述灯丝预热电路与所述半桥电路并联连接。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。
图1示出根据本发明的一个实施例的镇流器的结构框图；
图2示出根据本发明的另一个实施例的镇流器的结构框图；
图3示出根据本发明的一个实施例的灯丝预热电路的电路图；
图4示出根据本发明的另一个实施例的灯丝预热电路的电路图；
图5示出使用灯丝预热电路对灯丝进行预热的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
参见图1，图1示出根据本发明的一个实施例的镇流器的结构框图。如图1所示，镇流器101包括预调节器1011、半桥电路1012和灯丝预热电路1013。电力网的交流电经预调节器1011整流后，驱动半桥电路1012，为放电灯的灯管102供电。灯丝预热电路1013与半桥电路1012并联连接，对放电灯的灯管102内的灯丝进行预热。
镇流器101的半桥电路1012包括延迟电路10121，该延迟电路10121可设定用于灯丝预热电路1013的预定的延迟时间。该延迟时间可以提前设定，只要保证经过该延迟时间后灯丝可被预热至电子发射状态即可。镇流器101开始上电时半桥电路1012不工作，灯丝预热电路1013工作；经过预定的延迟时间后，延迟电路10121给灯丝预热电路1013发送一个触发信号，彻底切断灯丝预热电路1013，同时半桥电路1012开始工作，为放电灯供电，启动放电灯的灯管102，维持放电灯的灯管102正常工作。该延迟电路10121可通过触发双向二极管来达到时间延迟的目的。本领域技术人员可以理解，该延迟电路10121也可以通过其它方式来实现。
参见图2，图2示出根据本发明的另一个实施例的镇流器的结构框图。图2所示的镇流器与图1所示的镇流器基本相同，所不同的是延迟电路10121’位于半桥电路1012之外，与半桥电路1012和灯丝预热电路1013分别并联连接。镇流器101开始上电时半桥电路1012不工作，灯丝预热电路1013工作；经过预定的延迟时间后，该延迟电路10121’给灯丝预热电路1013发送一个触发信号，彻底切断灯丝预热电路1013，同时该延迟电路10121’给半桥电路1012发送一个触发信号，使半桥电路1012开始工作，为放电灯供电，启动放电灯的灯管102，维持放电灯的灯管102正常工作。该延迟电路10121’可通过触发双向二极管来达到时间延迟的目的。本领域技术人员可以理解，该延迟电路10121’也可以通过其它方式来实现。
本领域技术人员可以理解，延迟时间还可以采用其它方式来设定，只要保证经过预定的延迟时间后能够切断灯丝预热电路1013并打开镇流器101的半桥电路1012即可。
参见图3，图3示出根据本发明的一个实施例的灯丝预热电路的电路图。灯丝预热电路1013与电源第一输入端17和电源第二输入端18电连接。灯丝预热电路1013包括第一绕组1、第二绕组2、第三绕组3、第四绕组4、三极管5、第一电阻6、第二电阻7、第三电阻8、第四电阻19、第一电容9、第二电容16、齐纳二极管13、第一整流二极管14、第二整流二极管15和延迟开关10。灯丝预热电路1013对第一灯丝11和第二灯丝12进行预热。
第一电阻6的一端与电源第一输入端17电连接，另一端与齐纳二极管13的阴极电连接。第二电阻7的一端与三极管5的基极51电连接，另一端与齐纳二极管13的阴极电连接。第一绕组1的一端与电源第一输入端17电连接，另一端与三极管5的集电极52电连接。第四电阻19的一端与三极管5的发射机53电连接，另一端与电源第二输入端18电连接。第三电阻8、第一电容9和第二绕组2串联连接，其中第三电阻8的一端与齐纳二极管13的阴极电连接，第二绕组2的一端与电源第二输入端18电连接。第二电容16的一端与电源第二输入端18电连接，另一端与齐纳二极管13的阳极电连接。延迟开关10的一端通过第二电阻7与三极管5的基极51电连接，另一端通过第四电阻19与三极管5的发射极53电连接。该延迟开关10在接收到预定延时的触发信号后由断开状态变成导通状态，将三极管5的基极51与发射极53短路以关断三极管5，从而切断灯丝预热电路1013。该触发信号可由延迟电路10121或10121’产生，所述触发信号同时启动镇流器101的半桥电路1012。
第一绕组1与第三绕组3反激耦合，第一绕组1与第四绕组4反激耦合，第一绕组1与第二绕组2自激耦合。第三绕组3的一端与第一整流二极管14的阳极电连接，另一端接地。第一灯丝11的一端与第一整流二极管14的阴极电连接，另一端接地。第四绕组4的一端与第二整流二极管15的阳极电连接，另一端接地。第二灯丝12的一端与第二整流二极管15的阴极电连接，另一端接地。
放电灯上电时，延迟开关10处于断开状态，因此仅灯丝预热电路1013开始工作，给放电灯的灯管102内的灯丝预热。经过预定的延迟时间后，延迟开关10由断开状态变为导通状态，将三极管5的基极51与发射极53短路以关断三极管5，从而彻底切断灯丝预热电路1013；同时镇流器101的半桥电路1012开始工作，为放电灯供电，启动放电灯的灯管102，维持放电灯的灯管102正常工作。由于灯丝预热电路1013在放电灯的灯管102正常工作期间被彻底关断，因此可以节省功耗。
参考图4，图4示出根据本发明的另一个实施例的灯丝预热电路的电路图。图4所示的灯丝预热电路与图3所示的灯丝预热电路基本相同，所不同的是延迟开关10’的连接关系。如图4所示，该延迟开关10’的一端通过第二电阻7与三极管5的基极51电连接，另一端接地。该延迟开关10’在接收到预定延时的触发信号后由断开状态变成导通状态，将三极管5的基极51接地以关断三极管5，从而切断灯丝预热电路1013。该触发信号可由延迟电路10121或10121’产生，所述触发信号同时启动镇流器101的半桥电路1012。
本领域技术人员可以理解，延迟开关还可以采用其它方式来实现，只要保证在接收到预定延时的触发信号后能够切断灯丝预热电路即可。
下面对灯丝预热电路1013的工作流程进行详细说明。
放电灯上电时，电源第一输入端17和电源第二输入端18之间的输入电压Vbus通过第一电阻6给三极管5的基极51侧电路施加一个正向偏置，产生很小的基极电流Ib，从而使三极管5导通。由于三极管5的电流放大作用，三极管5的集电极52侧电路产生的集电极电流IC为基极电流Ib的倍数。集电极电流IC流过第一绕组1，使第一绕组1上的电压逐渐增大，从而在第二绕组2上感应出正反馈电压。第二绕组2上感应出的正反馈电压施加到三极管5的基极51侧电路，使基极电流Ib逐渐增大。由于三极管5的电流放大作用，集电极电流IC也逐渐增大。因此，三极管5由于一系列的正反馈迅速由导通放大状态达到饱和状态。
同时，第二绕组2上感应出的正反馈电压会对第一电容9充电，使第一电容9上的电压逐渐升高，而三极管5的基极51上的电压逐渐降低，从而导致基极电流Ib逐渐减小，三极管5退出饱和状态。由于基极电流Ib逐渐减小，因此集电极电流IC也逐渐减小，使第一绕组1上的电压逐渐降低。由于一系列的正反馈，三极管5迅速截止。
当三极管5截止时，其集电极电流IC变成零。此时，第一绕组1上的电压将反向，第二绕组2上感应出的正反馈电压也将反向。第二绕组2上感应出的反向的正反馈电压将对第二电容16充电。当三极管5截止时，第一整流二极管14和第二整流二极管15分别导通，第一绕组1中存储的能量通过第三绕组3、第四绕组4分别释放给第一灯丝11、第二灯丝12，以对第一灯丝11和第二灯丝12进行预热。
当三极管5截止时，电源第一输入端17和电源第二输入端18之间的输入电压Vbus又通过第一电阻6对第一电容9进行反向充电，逐渐提高三极管5的基极51侧电路的电压，使三极管5重新导通，并再次达到饱和状态，灯丝预热电路1013就这样重复振荡下去。
在三极管5处于导通放大状态时，第二绕组2上感应出的电压V2与第一绕组1上的电压V1之间具有如下关系：V2＝n2/n1＊V1；其中n1为第一绕组1的匝数，n2为第二绕组2的匝数。由于RC时间非常短，例如大概为0.1微秒，因此三极管5的存储时间不会影响三极管5的导通时间Ton。三极管5的导通时间Ton仅由以下两个因素决定：一个是第一电容9的电容值、第二电阻7的电阻值和第三电阻8的电阻值，另一个是第一绕组1和第二绕组2的匝数比n1∶n2。
如果第二绕组2上感应出的正反馈电压在开始的时候过大，导致三极管5的基极51侧电路上产生的基极电流Ib过大，则可以用齐纳二极管13来限制基极电流Ib的大小。齐纳二极管13的值越小，三极管5的导通时间Ton就越短。齐纳二极管13是可选的，即也可以不使用齐纳二极管。
参见图5，图5示出使用灯丝预热电路对灯丝进行预热的方法的流程图。如图5所示，在步骤201中，镇流器101开始上电时，灯丝预热电路1013的延迟开关10或10’处于断开状态，灯丝预热电路1013工作，而半桥电路1012不工作；在步骤202中，经过预定的延迟时间后，延迟电路10121或10121’给灯丝预热电路1013的延迟开关10或10’发送一个触发信号，使延迟开关10或10’变成导通状态，将三极管5关断，从而彻底切断灯丝预热电路1013，同时半桥电路1012开始工作，为放电灯供电；在步骤203中，启动放电灯的灯管102，维持放电灯的灯管102正常工作。
在前面的说明书中参照特定实施例描述了本发明。然而本领域的普通技术人员理解，在不偏离如权利要求书限定的本发明的范围的前提下可以进行各种修改和改变。

Claims (11)

1.一种灯丝预热电路，包括：
三极管；
第一绕组，一端与三极管的集电极电连接，另一端接电源输入；
第二绕组，一端与三极管的发射极电连接，另一端与三极管的基极电连接，所述第二绕组与所述第一绕组之间自激耦合；
一个或多个负载绕组，各自与灯丝串联连接，所述一个或多个负载绕组中的每一个与所述第一绕组之间反激耦合；
延迟开关，在接收到预定延时的触发信号后由断开状态变成导通状态，以关断所述三极管。
2.如权利要求1所述的灯丝预热电路，其中所述延迟开关的两端分别与三极管的基极和发射极电连接。
3.如权利要求1所述的灯丝预热电路，其中所述延迟开关的一端与三极管的基极电连接，另一端接地。
4.如权利要求1所述的灯丝预热电路，其中所述触发信号由延迟电路产生，所述触发信号同时启动半桥电路，该半桥电路与所述灯丝预热电路并联连接。
5.如权利要求4所述的灯丝预热电路，其中所述延迟电路包括在所述半桥电路内。
6.如权利要求4所述的灯丝预热电路，其中所述延迟电路位于所述半桥电路外，并与所述半桥电路及所述灯丝预热电路分别并联连接。
7.如权利要求1-6中任一项所述的灯丝预热电路，在所述第二绕组与所述三极管的基极之间串联连接一个或更多个电容。
8.如权利要求1-6中任一项所述的灯丝预热电路，在所述第二绕组与所述三极管的基极之间串联连接一个或更多个电阻。
9.如权利要求1-6中任一项所述的灯丝预热电路，还包括齐纳二极管，所述齐纳二极管的阴极与所述三极管的基极电连接，所述齐纳二极管的阳极与所述三极管的发射极电连接。
10.一种灯丝预热方法，使用如权利要求1-9中任一项所述的灯丝预热电路对灯丝进行预热，包括：
上电时，将灯丝预热电路的延迟开关置于断开状态，启动灯丝预热电路；
经过预定的延时，向灯丝预热电路的延迟开关发送触发信号，将延迟开关置于导通状态，切断灯丝预热电路。
11.一种镇流器，包括如权利要求1-9中任一项所述的灯丝预热电路，还包括半桥电路，其中所述灯丝预热电路与所述半桥电路并联连接。
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