CN103476191B - 一种气体放电灯镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气体放电灯镇流器，包括一灯电流检测电路，其在无灯或灯短路时控制整机功耗低至2W，在热灯重启时能正确识别是否无灯或热灯并输出信号。本发明所组成的电路成本低，能使HID灯正常启动，不产生声共振，恒定功率，独特的检测控制电路对灯在不同故障下都能够很好的进行保护，使灯和自身不受损坏。

Description

一种气体放电灯镇流器

技术领域

本发明涉及一种镇流器，更具体地说是一种适用于气体放电灯的镇流器。

背景技术

250W以上的大功率气体放电灯如金卤灯、钠灯等的电子式镇流器因使用场所和其本身的特性，对于其可靠性、稳定性和较高的性能价格比，要求苛刻。它的基本性能应满足：低的电磁辐射、恒定的输出功率、功率因数高、温度适应范围宽、交流供电方式以防电极极化、不能产生声共振，启动瞬间能产生1.5～4kV的点灯触发电压、一定的功率余量、同时对各种故障有判断和保护功能。

大功率电子式镇流器在研发上存在一定的技术难度。在设计成本上，在元器件选择上，在工艺上，只有真正能够兼顾各方面的牵扯和制约，才能拿出适应市场的产品。由于性能价格比的关系，在大功率电子镇流器技术上，目前比较实用的多采取三级低频式，或二级高频式结构。三级低频式的优点是：灯工作在200Hz范围内,能有效的抑制气体放电灯的声共震现象，灯管适应范围广且光输出较稳定。但此种结构的产品线路本身复杂且成本较高，自身损耗较大，效率往往只有90%左右，大批量推广有难度。二极式结构多为高频式，采用触发点火方式的产品还需另加入点火线路。在抗声共振方面，有的采用跳频方式，就是说让灯不必长期工作在同一个频率上，而是按一定的周期不断跳变。此种方法对部分类型的灯管有效，有些灯管则无法实现正常工作。在恒功率方面，有些结构采用调节脉宽方式，但同样都另外加装有电路来实现，此外上述结构的镇流器大都采用单片机进行控制，需单独供电且易受点火脉冲的干扰。

由于上述原因，大功率电子式镇流器作为产品，在高效率和成本及实用性上并没有被市场接受，限制了它的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于气体放电灯的镇流器，其可以解决现有技术中的上述缺点。

本发明采用以下技术方案：

一种气体放电灯镇流器，包括一灯电流检测电路，其在无灯或灯短路时控制整机功耗为1-15W，在热灯重启时能正确识别是否无灯或热灯并输出无灯或热灯信号。

所述灯电流检测电路包括：

输出短路检测电路，其检测气体放电灯的输出端的短路故障，并产生一输出短路检测停止信号；

灯不起动检测电路，其检测气体放电灯的输出端的灯不启动故障，并产生一灯不启动停止信号；

灯电流检测电路，其检测灯点燃后产生的灯电流，并输出一灯电流检测信号，并产生一灯电流检测工作电压。

还包括：

控制电路，其接收所述灯电流检测信号，并识别无灯、灯短路、和热灯情况，并产生一控制信号；

功率因数校正电路，其接收所述控制电路送来的信号并及时开启，使总线电压保证恒定；

频率合成电路,其根据控制电路送来的信号适时输出灯的启动频率直致灯启动，然后转至灯运行频率，并依据自身所带的闭环电流回路对灯进行恒功率调节；

扫频电路，其接收所述灯电流检测信号，并在接收所述灯电流工作电压后进入工作状态，所述扫频电路通过其产生的一三角波信号控制所述频率合成电路；

驱动电路，其使电路前后极之间实现了高压隔离,以减小点火脉冲对频率合成电路的干扰。

所述输出短路检测电路包括一第二零七光耦，其输入端连接一第二百电阻，且其输出端连接一第二零六稳压二极管的负极，所述第二零六稳压二极管的正极连接一第二零七二极管的正极。

所述灯不启动检测电路包括串联的第一二一零电容和第二二一零电容，所述第一二一零电容和第二二一零电容之间连接一第二二三电阻，所述第二二三电阻的另一端连接一第二零六二极管的正极，所述第二零六二极管的负极连接一第二零五稳压二极管的负极。

所述灯电流检测电路包括一第二零二变压器，所述二零二变压器初级线圈的一端与所述二零二变压器次级线圈一端连接，且所述次级线圈的另一端连接一第四零二二极管的正极，所述第四零二二极管的负极连接一第四零五电阻。

所述功率因数校正电路包括一MC33262芯片，所述MC33262芯片第六引脚连接一第一零一二极管的负极，且所述第一零一二极管的正极连接一第一一二电阻。

所述频率合成电路包括一L6574芯片，所述L6574芯片的第五引脚连接依次并联的第二零六电阻和第二一六电阻后接地；所述L6574芯片的第六引脚连接一第二零一负极，所述第二零一正极连接依次并联的第二零三电阻和第二零二电阻后接地，且第五引脚及第六引脚之间连接一第二零三电容；所述L6574芯片的第四引脚连接于所述第二零三电阻及所述第二零二电阻之间；所述L6574芯片的第七引脚连接一第二零四电容后接地，且第七引脚连接一第二零四电阻，还包括一第二零一滑动变阻器，所述第二零一滑动变阻器的两端分别与所述第二零四电阻及地连接。

还包括保护电路，所述保护电路包括一第二零五三极管及第二零六三极管，所述第二零五三极管的集极连接所述L6574芯片的第八引脚，所述第二零五三极管的发射极接地，且其基极连接一并联的一第二一七电阻和一第二一八电阻，所述第二一八电阻的另一端通过一第二零五电容后连接所述L6574芯片的第九引脚；所述第二一九三极管的基极连接于所述第二一七电阻及所述第二一八电阻之间，且所述二一七电阻的基极通过一二二零电阻于所述第二零五电容连接。

所述控制电路包括：

一CD4060芯片：

一振荡器电路，所述振荡器电路包括一第三零五电阻、第三零四电阻及第三零三电容，所述第三零五电阻的一端与所述CD4060芯片的第十一引脚连接；所述第三零四电阻的一端连接一所述CD4060芯片的第十引脚，且其另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；所述第三零三电容的一端连接所述CD0460芯片的第九引脚连接，另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；

一第三零一三极管，所述第三零一三极管的集极通过一第三零二电阻与所述CD4060芯片的第四引脚连接，所述CD0460芯片的第八引脚、第九引脚和第六引脚并联后与所述第三零一三极管的基极连接。

本发明的优点是：组成的电路成本低，能使HID灯正常启动，不产生声共振，恒定功率，独特的检测控制电路对灯在不同故障下都能够很好的进行保护，使灯和自身不受损坏。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的频率合成电路的闭环稳流部分结构示意图。

图3A是本发明的检测电路输出部分的结构示意图。

图3B是本发明的检测电路输入部分的结构示意图。

图4是本发明的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明的具体实施方式：

如图1至图4所示，一种气体放电灯镇流器，其包括滤波电路10、功率因数校正电路20、频率合成电路30、驱动电路40、控制电路50、扫频电路60、谐振电路70、检测电路80及灯电路90。灯电流检测电路在无灯和灯短路控制整机功耗为1-15W，在热灯重启时能正确识别是否无灯或热灯并输出无灯或热灯信号。本发明中灯电流检测电路可在无灯或灯短路时控制整机功耗为2W。

所述灯电流检测电路包括：输出短路检测电路、灯不起动检测电路及灯电流检测电路。输出短路检测电路检测气体放电灯的输出端的短路故障，并产生一输出短路检测停止信号；灯不起动检测电路检测气体放电灯的输出端的灯不启动故障，并产生一灯不启动停止信号；灯电流检测电路，其检测灯点燃后产生的灯电流，并输出一灯电流检测信号，并产生一灯电流检测工作电压。

本发明的输出短路检测回路由R200、Q207A、DW206、D207构成，当输出端短路时，在起动延时的5秒内400V高压经上述元件至L201、T202直接短至地端，由于DW206稳压值选在400V与200V之间，故DW206被击穿使Q207A得电，通过光电藕合后送至控制电路的G端，使该电路在5秒内识别出输出短路故障而对后继电路发出停止信号，起到保护作用。反之不短路时，由于灯在不启动前相当于开路，故DW206不可能击穿，而可以正常起动。灯不起动检测回路由C210-1、C210-2、R223、R222、D206、DW205等构成，灯启动时C210-1、C210-2、L201是串联谐振电路，正常情况下谐振电压至1000V时即可点燃HID灯，此时上述回路的DW205不会被击穿，不作保护输出。而当热灯或输出空载时，谐振电压会随着频率的变化升至3000V左右，此时DW205即被击穿，触发后继电路进入保护状态。从而完成灯不启动检测功能。灯电流检测回路由T202和R405、D402等元件构成，工作原理如下：当灯点燃后即产生灯电流，T202收集此信号后经D402整流送至扫频电路和控制回路G端，一方面给扫频电路提供工作电压，另一方面使控制回路锁定输出，使镇流器进入正常工作状态。反之，当灯不点燃时就没有输出信号产生，扫频电路不工作，控制回路不锁定而进入8次重启状态，最终启动灯或进入保护模式。

控制电路接收所述灯电流检测信号，并识别无灯、灯短路、和热灯情况，并产生一控制信号；功率因数校正电路接收所述控制电路送来的信号并及时开启，使总线电压保证恒定，即在400V左右；频率合成电路根据控制电路送来的信号适时输出灯的启动频率直致灯启动，然后转至灯运行频率，并依据自身所带的闭环电流回路对灯进行恒功率调节；扫频电路接收所述灯电流检测信号，并在接收所述灯电流工作电压后进入工作状态，所述扫频电路通过其产生的一三角波信号控制所述频率合成电路；驱动电路，其主要通过一图腾电路推动EP13变压器对后面的功率MOS进行触发,由于EP13的高效和隔离作用，使电路前后极这间实现了高压隔离。减小了点火脉冲对频率合成电路的干扰。

本发明中输出短路检测电路包括一第二零七光耦，其输入端连接一第二百电阻，且其输出端连接一第二零六稳压二极管的负极，所述第二零六稳压二极管的正极连接一第二零七二极管的正极。

本发明中的所述灯不启动检测电路包括串联的第一二一零电容和第二二一零电容，所述第一二一零电容和第二二一零电容之间连接一第二二三电阻，所述第二二三电阻的另一端连接一第二零六二极管的正极，所述第二零六二极管的负极连接一第二零五稳压二极管的负极。所述灯电流检测电路包括一第二零二变压器，所述二零二变压器初级线圈的一端与所述二零二变压器次级线圈一端连接，且所述次级线圈的另一端连接一第四零二二极管的正极，所述第四零二二极管的负极连接一第四零五电阻。

本发明的所述功率因数校正电路包括一MC33262芯片，所述MC33262芯片第六引脚连接一第一零一二极管的负极，且所述第一零一二极管的正极连接一第一一二电阻，本发明中的R112和D101是IC1启动电压的两个限流和防反向元件，它从A点取启动电压，而同样IC2也同样从此回路上取电，本电路的设计保证在镇流器通电后IC1早于IC2先工作，使总线电压在灯起动前保证在420V，从而减小不同输入电压对灯启动时的影响。灯正常启动后D106从半桥中点反馈来两IC正常工作电压。如不能正常启动则IC1因总线电压过高而进入保护模式。

本发明的频率合成电路包括一L6574芯片，所述L6574芯片的第五引脚连接依次并联的第二零六电阻和第二一六电阻后接地；所述L6574芯片的第六引脚连接一第二零一负极，所述第二零一正极连接依次并联的第二零三电阻和第二零二电阻后接地，且第五引脚及第六引脚之间连接一第二零三电容；所述L6574芯片的第四引脚连接于所述第二零三电阻及所述第二零二电阻之间；所述L6574芯片的第七引脚连接一第二零四电容后接地，且第七引脚连接一第二零四电阻，还包括一第二零一滑动变阻器，所述第二零一滑动变阻器的两端分别与所述第二零四电阻及地连接。L6574芯片启动电压取自R106和D108，正常工作电压同样取自自身半桥反馈来的电压。其输出端输出双路信号，信号的波形及调制方式由B、F点的电压决定。B点反馈的电压输入IC2的5、6脚组成的线性放大器中，经差分放大后改变F点电压，起到闭环稳流作用，具体见图2。描频信号经由R404送至F点使IC2输出连续变化的高频信号（50-180KHz）,而在IC2内部设有起动扫频功能，合理调配相关器件可使输出高频信号由80KHZ－300KHz线性变化。

本发明还包括保护电路，所述保护电路包括一第二零五三极管及第二零六三极管，所述第二零五三极管的集极连接所述L6574芯片的第八引脚，所述第二零五三极管的发射极接地，且其基极连接一并联的一第二一七电阻和一第二一八电阻，所述第二一八电阻的另一端通过一第二零五电容后连接所述L6574芯片的第九引脚；所述第二一九三极管的基极连接于所述第二一七电阻及所述第二一八电阻之间，且所述二一七电阻的基极通过一二二零电阻于所述第二零五电容连接。L6574芯片此前多用于普通荧光灯镇流电路中，无论其推动的负载，还是所承受的高压都不能可靠的在大功率灯具中使用。为弥补这方面的不足，本发明外设以Q205、Q206为核心的保护电路，在充分满足通电初期IC28、9同为低电平才可工作的特性情况下，根据D点送来的灯不起动信号，和E点送来的灯起动信号相互配合完成完善的灯保护程序。具体分析如下：当镇流器上电时，由于控制电路的作用，送至E点的电压被延迟5秒，此时Q205截止8脚为高电平，故IC2在开机5秒内不动作，5秒后来自控制电路的E点电位升高使Q205导通，把8脚电位拉低，同时通过C205给9脚一个高电平信号（IC2要退出保护状态的一个条件是9脚必须要有一个高电平再次复位），IC2进入正常工作程序。当灯未点燃时，串联电路产生的谐振高压经R223、R222分压后击穿DW205使Q206导通进而使Q205截止，IC2因8脚高电平而停止工作。虽然此D点高压仅为瞬时值，但足以使IC2进入保护状态。即使此时8、9脚都为低电平但9脚由于C205的存在没有一个复位高电平故IC2维持保护状态。当控制电路此时识别出灯未点燃而在60秒后重新加E点高电平时，IC2又重复上述过程再次触发，直至灯点燃后控制电路维持高电平。

本发明的所述控制电路包括：一CD4060芯片、振荡器电路；所述振荡器电路包括一第三零五电阻、第三零四电阻及第三零三电容，所述第三零五电阻的一端与所述CD4060芯片的第十一引脚连接；所述第三零四电阻的一端连接一所述CD4060芯片的第十引脚，且其另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；所述第三零三电容的一端连接所述CD4060芯片的第九引脚连接，另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；一第三零一三极管，所述第三零一三极管的集极通过一第三零二电阻与所述CD4060芯片的第四引脚连接，所述CD4060芯片的第八引脚、第九引脚和第六引脚并联后与所述第三零一三极管的基极连接。CD4060芯片内部集成有振荡器和分频器，合理增加外围电路即可实现发明内容中所述的各项技术要求。具体阐述如下：本电路分别有一输入接口G和输出控制接口E。R305、R304、C303和内部门电路组成振荡电路，保证IC34脚的Q6输出点为5秒开，5秒关。6、14、13脚的Q7、Q8、Q9输出信号并联后控制Q301保证输出E点至少被拉低60秒。这样在两者的共同作用下，E点即可实现5秒开，60秒关的循环。G点的输入信号分别由灯电流检测、灯短路检测、输入低压保护等控制，当任一信号发出高电平时E点输出即被保持，即灯短路、输入电压低时在5秒内使E点保持低电位，不使频率合成电路工作。而当灯正常点燃后来自灯电流的信号在5秒内输出G点高电平，从而使E点持续保持高位，镇流器进入正常工作状态。而当灯不能正常点燃时G点无锁定信号，E端重复输出5秒开和60秒关的循环起动信号，8次之内至灯点燃,当超过8次时，由2脚Q13在第9次时输出一高电平通过D301把电路锁定，完成保护功能。

本发明启动时功率因数校正电路跟据控制电路送来的信号及时开启，使总线电压保证在400V左右，这有利于后继灯的启动和正常工作。频率合成电路跟据控制电路送来的信号适时输出灯的启动频率(由80KHz逐步升至300KHz）、直致灯启动后转至灯运行频率，灯的运行频率（50-180KHz），并依据自身所带的闭环电流回路对灯进行恒功率调节。灯正常点燃后扫描电路跟据外部识别电路送来的信号及时开启，用三角波调制频率合成电路使灯工作在50-180KHz区间内，有效防止声共振。驱动电路采用高低压隔离方式，能有效的防止灯启动时高压串入芯片内部，造成芯片的损坏。中功率三极管推动全封闭的磁芯可有效减小漏磁和输出方波的失真，使后继的MOS管发热量大为降低。检测电路由于合理的设计使镇流器在无灯和灯短路时整机功耗均低至2W，在热灯重启方面能正确识别是否无灯或热灯并输出信号让控制系统执行下步操作。内置的热敏开关使镇流器内部达到85℃时切断供电。控制电路利用普通的数字IC实现整灯的启动、正常工作、和故障保护。能识别无灯、灯短路、和热灯情况，在热灯重启时，控制电路启动电路8次后如还没点燃即自动保护，因此本发明实现电子镇流器的高效、低价。

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 (7)

1.一种气体放电灯镇流器，其特征在于，包括一灯电流检测电路，其在无灯或灯短路时控制整机功耗为1－15W，在热灯重启时能正确识别是否无灯或热灯并输出无灯或热灯信号，所述灯电流检测电路包括：

输出短路检测电路，其检测气体放电灯的输出端的短路故障，并产生一输出短路检测停止信号，所述输出短路检测电路包括一第二零七光耦，其输入端连接一第二百电阻，且其输出端连接一第二零六稳压二极管的负极，所述第二零六稳压二极管的正极连接一第二零七二极管的正极；

灯不起动检测电路，其检测气体放电灯的输出端的灯不启动故障，并产生一灯不启动停止信号；

灯电流检测电路，其检测灯点燃后产生的灯电流，并输出一灯电流检测信号，并产生一灯电流检测工作电压；

还包括：

控制电路，其接收所述灯电流检测信号，并识别无灯、灯短路、和热灯情况，并产生一控制信号；

功率因数校正电路，其接收所述控制电路送来的信号并及时开启，使总线电压保证恒定；

频率合成电路,其根据控制电路送来的信号适时输出灯的启动频率直致灯启动，然后转至灯运行频率，并依据自身所带的闭环电流回路对灯进行恒功率调节；

扫频电路，其接收所述灯电流检测信号，并在接收所述灯电流工作电压后进入工作状态，所述扫频电路通过其产生的一三角波信号控制所述频率合成电路；

驱动电路，其使电路前后极之间实现了高压隔离,以减小点火脉冲对频率合成电路的干扰。

2.根据权利要求1所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，所述灯不启动检测电路包括串联的第一二一零电容和第二二一零电容，所述第一二一零电容和第二二一零电容之间连接一第二二三电阻，所述第二二三电阻的另一端连接一第二零六二极管的正极，所述第二零六二极管的负极连接一第二零五稳压二极管的负极。

3.根据权利要求1所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，所述灯电流检测电路包括一第二零二变压器，所述二零二变压器初级线圈的一端与所述二零二变压器次级线圈一端连接，且所述次级线圈的另一端连接一第四零二二极管的正极，所述第四零二二极管的负极连接一第四零五电阻。

4.根据权利要求1所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，所述功率因数校正电路包括一MC33262芯片，所述MC33262芯片第六引脚连接一第一零一二极管的负极，且所述第一零一二极管的正极连接一第一一二电阻。

5.根据权利要求1所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，所述频率合成电路包括一L6574芯片，所述L6574芯片的第五引脚连接依次并联的第二零六电阻和第二一六电阻后接地；所述L6574芯片的第六引脚连接一第二零一负极，所述第二零一正极连接依次并联的第二零三电阻和第二零二电阻后接地，且第五引脚及第六引脚之间连接一第二零三电容；所述L6574芯片的第四引脚连接于所述第二零三电阻及所述第二零二电阻之间；所述L6574芯片的第七引脚连接一第二零四电容后接地，且第七引脚连接一第二零四电阻，还包括一第二零一滑动变阻器，所述第二零一滑动变阻器的两端分别与所述第二零四电阻及地连接。

6.根据权利要求5所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，还包括保护电路，所述保护电路包括一第二零五三极管及第二零六三极管，所述第二零五三极管的集极连接所述L6574芯片的第八引脚，所述第二零五三极管的发射极接地，且其基极连接一并联的一第二一七电阻和一第二一八电阻，所述第二一八电阻的另一端通过一第二零五电容后连接所述L6574芯片的第九引脚；第二一九三极管的基极连接于所述第二一七电阻及所述第二一八电阻之间，且所述二一七电阻的基极通过一二二零电阻于所述第二零五电容连接。

7.根据权利要求1所述的气体放电灯镇流器，其特征在于，所述控制电路包括：一CD4060芯片：

一振荡器电路，所述振荡器电路包括一第三零五电阻、第三零四电阻及第三零三电容，所述第三零五电阻的一端与所述CD4060芯片的第十一引脚连接；所述第三零四电阻的一端连接一所述CD4060芯片的第十引脚，且其另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；所述第三零三电容的一端连接所述CD4060芯片的第九引脚连接，另一端与所述第三零五电阻的另一端连接；

一第三零一三极管，所述第三零一三极管的集极通过一第三零二电阻与所述CD4060芯片的第四引脚连接，所述CD4060芯片的第八引脚、第九引脚和第六引脚并联后与所述第三零一三极管的基极连接。