CN103547049B

CN103547049B - 一种电子镇流器lc谐振点火的方法、装置以及电路

Info

Publication number: CN103547049B
Application number: CN201210240540.8A
Authority: CN
Inventors: 王卫强; 张玉杰; 褚青松
Original assignee: SHENZHEN LANGKE ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: Shenzhen Longood Intelligent Electric Co Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN103547049A

Abstract

本发明提出了一种电子镇流器LC谐振点火的方法，包括：设置死区时间可以调节的全桥或半桥电路的驱动信号；执行一个扫频的过程；根据设计阶段扫频的测试数据，将长线谐振频率的死区时间减小，以提升LC谐振点火高压，将短线谐振频率的死区时间增加，以减小LC谐振点火高压。本发明还公开了一种LC谐振点火的装置和电路。实施本发明的一种LC谐振点火的方法、装置以及电路解决了电子镇流器中由于输出线长短不一而产生的点火电压相差很大的问题，提高了电子镇流器的可靠性和寿命。

Description

一种电子镇流器LC谐振点火的方法、装置以及电路

技术领域

本发明涉及电子镇流器领域，特别涉及一种电子镇流器LC谐振点火的方法、装置以及电路。

背景技术

高压气体放电灯(HID)大量的被用在道路、大型公共场所照明和植物照明，与其配套的电子镇流器使用量也很大。目前采用的点火方式有脉冲高压点火和LC谐振高压点火，脉冲高压点火方式电路复杂、成本相对较高；LC谐振高压点火方式因为电路拓扑简单、成本低廉，越来越多的被采用了。桥式电路在驱动信号周期是LC谐振周期奇数倍的时候，在电容两端得到一个比较高的交流高压信号，我们用这个电压完成高压气体放电灯的点火。

在使用传统控制方式驱动桥式电路时，一般情况下，LC谐振形成的高压电压值高于实际需要的电压很多，而且持续时间比脉冲点火信号持续的时间要长。在植物照明等场合要求输出线最长要达到15米，LC谐振高压在输出线短的时候，电压值偏高，有极大的安全隐患；而在输出线长的时候，由于输出导线的影响，电压值偏低，随着灯泡使用时间的增加，会出现灯点不亮的情况。LC谐振点火高压不可控制这个弊端在设计、生产和实际应用中带来了很多问题。

发明内容

本发明提出一种电子镇流器LC谐振点火的方法、装置以及电路，解决了现有技术电子镇流器中由于输出线长短不一而产生的镇流器点火电压相差很大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种电子镇流器LC谐振点火的方法，包括：

设置死区时间可以调节的全桥或半桥电路的驱动信号；

执行一个扫频的过程；

根据设计阶段的扫频测试数据，将长线谐振频率的死区时间减小，以提升LC谐振点火高压，将短线谐振频率的死区时间增加，以减小LC谐振点火高压。

本发明公开了一种电子镇流器LC谐振点火的装置，包括各电路模块，所述的电路模块包括供电模块、微处理器以及LC谐振点火模块，所述的微处理器与LC谐振点火模块相连，所述的LC谐振点火模块包括：

驱动信号设置单元，用于设置死区时间可以调节的全桥或半桥电路的驱动信号；

扫频单元，用于执行一个扫频的过程；

LC谐振点火单元，用于根据设计阶段扫频的测试数据，为不同的工作频率段设置不同的死区时间，获得稳定的LC谐振点火高压。

本发明公开了一种LC谐振点火的电路，包括EMI滤波电路单元，与所述的EMI滤波电路相连的整流电路单元，与所述的整流电路单元相连的有源功率因数校正电路单元，与所述的有源功率因数校正电路单元相连的LC谐振电路单元，与所述的EMI滤波电路单元及LC谐振电路单元均相连的电路控制单元，LC谐振电路单元连接具有输出线的负载，所述的电路控制单元包括上述的LC谐振点火的装置。

在本发明公开的LC谐振点火的电路中，所述的负载为高压气体放电灯。

在本发明公开的LC谐振点火的电路中，所述的LC谐振电路单元为全桥或者半桥LC谐振电路单元。

实施本发明的一种电子镇流器LC谐振点火的方法、装置以及电路，具有以下有益的技术效果：

1.解决了由于输出线长短不一而产生的镇流器点火电压相差很大的问题，提高了电子镇流器的可靠性和寿命；

2.基本不带来额外的成本，但是效果显著；

3.在现有电路拓扑结构上改动较小，方便推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不做出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明一种电子镇流器LC谐振点火方法的流程图；

图1b是本发明现有电子镇流器的半桥谐振点火电路图；

图1c是本发明现有电子镇流器的全桥谐振点火电路图；

图1d是本发明现有技术扫频工作状态下的宏观波形的示意图；

图1e是本发明的技术扫频工作状态下的宏观波形的示意图；

图1f是本发明的一种LC谐振点火信号的等效电路示意图；

图2是本发明一种LC谐振点火装置的构造方框图；

图3是本发明一种LC谐振点火电路的构造方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是解决电子镇流器输出高压不可控的问题。高压偏低的话，随着灯泡使用时间的增加，会出现灯点不亮的情况，是非常严重的问题。高压偏高的话，在灯芯本身很热或者输出开路的情况下，输出线之间、输出端对外壳和电路板上部分元器件之间会出现打火的现象，有极大的安全隐患，很容易出现炸机的严重后果。LC谐振点火高压控制技术是目前迫切需要解决的一个问题。

由于大功率电子镇流器要求输出导线满足15米的要求，输出导线的寄生电容导致谐振电容变大，谐振频率因而降低。实际应用中测试发现输出导线带来的频率偏移量比较大，这就要求工作频率从一个较高的频率慢慢变化到一个较低的频率，通过扫频的方式保证电路肯定会有一段时间工作在三次谐振点，来产生足够的高压来把灯点亮。传统方式工作时，实际测试发现输出线较短的时候，输出高压有5000伏以上，扫频点火时能听到明显的打火的声音,存在安全和质量隐患；而输出线较长的时候，输出高压只有2800伏，不是一个足够可靠的高压,有些灯泡不能点亮。

本发明通过修改半桥或全桥电路上MOSFET的驱动方式，获得一个安全的满足要求的高压，取得了很好的效果。

请参阅图1a，一种电子镇流器LC谐振点火的方法，包括：

S1.设置死区时间可以调节的全桥或半桥电路的驱动信号；

S2.执行一个扫频的过程；

S3.根据设计阶段扫频的测试数据，为不同的工作频率段设置不同的死区时间，获得稳定的LC谐振点火高压。

在本技术方案中,我们采用的工作频率与死区时间对应关系为:

当工作频率区间为:100KHz～80KHz时,对应的死区时间:1.5uS；

当工作频率区间为:80KHz～65KHz时,对应的死区时间:1uS；

当工作频率区间为:65KHz～50KHz时,对应的死区时间:0.5uS。

图1b为现有电子镇流器的半桥谐振点火电路，开关管Q1\Q2的驱动信号为S1\S2。

图1c为现有电子镇流器的全桥谐振点火电路，开关管Q1\Q4的驱动信号为S1，开关管Q2\Q3的驱动信号为S2。

图1d是驱动信号S1\S2在扫频工作状态下的宏观波形。在一定的时间段T内，S1\S2以较高的频率Fmax开始工作，然后均匀的依次递减频率，最后达到较小的频率Fmin而结束，上述即是扫频的工作过程。Fmax和Fmin值的选取根据谐振电路的等效谐振频率的范围来确定，扫频持续的时间T根据负载灯泡所需高压的时间来确定，原则上在满足要求的情况下越小越好。

图1e为驱动信号S1\S2在扫频工作状态下的微观波形，即图1d的局部工作波形，可看出为互补的方式。对半桥、全桥驱动电路来说，上下两个开关管在状态转换的时候要有一定的时间差T1，此时间差T1内两个开关管均为关闭状态，我们称此时间差T1为桥式电路的死区时间(Deadtime)。经过验证，T1的宽度会影响扫频工作状态下产生的谐振点火高压。T1增加，电压值减小；T1减小，电压值增加。

如图1f，本发明的一种LC谐振点火信号的等效电路,输出线的长短产生的寄生电容C4大小不同，会影响谐振频率，同时也会影响谐振点火高压。所以现有扫频技术下，短线的谐振频率＞长线的谐振频率，短线的高压＞长线的高压。

这里我们要做的是减小短线的高压，提高长线的高压，获得一个安全、可靠的谐振点火电压。谐振电路在长/短线下的谐振频率在产品设计阶段可以计算得到，然后做实验验证。根据图1e中所说的死区时间(Deadtime)的作用，在扫频区间内，将长线谐振频率的死区时间减小，以提升高压。将短线谐振频率的死区时间增加，以减小高压。当然，死区时间(Deadtime)的增加和减小要限制在一定的范围内。

把本发明应用到现在产品中，根据产品设计阶段的实验结果，将扫频的过程分成几个频率范围，不同的频率范围使用不同宽度的死区时间，逐段完成扫频。

T1是驱动信号的死区(deadtime)，对应于全桥电路的开关管均不导通的时间段。

脉宽驱动信号频率，即扫频频率，取值为：100KHz～50KHz。

请参阅图2、一种电子镇流器LC谐振点火的装置1，包括各电路模块，电路模块包括供电模块10、微处理器30以及LC谐振点火模块40，微处理器30与LC谐振点火模块40相连，LC谐振点火模块40包括：

驱动信号设置单元，用于设置全桥或半桥电路的驱动信号死区时间可以调节的驱动信号；

扫频单元，执行一个扫频的过程；

LC谐振点火单元，用于根据设计阶段的测试数据，为不同的工作频率段设置不同的死区时间，获得稳定的LC谐振点火高压。

请参阅图3、一种电子镇流器LC谐振点火的电路，包括EMI(Electro-MagneticInterference，电磁干扰)滤波电路单元100，与EMI滤波电路100相连的整流电路单元200，与整流电路单元200相连的有源功率因数校正电路单元300，与有源功率因数校正电路单元300相连的LC谐振电路单元400，与EMI滤波电路单元100及LC谐振电路单元400均相连的电路控制单元500，电路控制单元500包括上述的LC谐振点火的装置1。

LC谐振电路单元400连接负载，负载为高压气体放电灯。

LC谐振电路单元400为半桥/全桥LC谐振电路单元。

在图1b、图1c、图1f中,电容C1、电感L1、电容C2、电容C3串接组成LC谐振电路单元400。

本发明的一种电子镇流器LC谐振点火的电路工作过程为：外加的交流信号经过EMI滤波电路单元100除噪后进入整流电路单元200，变成直流电进入有源功率因数校正电路单元300进行升压后输送至LC谐振电路单元400，其中，电路控制单元500依据谐振点火的原理，改变扫频频率，增加一个可调节量T1，就可以调节每个工作周期输出的能量，达到控制输出高压的目的。

实际测试在多台镇流器输出线长短不一的情况下，获得了稳定在3500V左右的高压。

1.解决了电子镇流器中LC谐振高压的可控性问题，提高了电子镇流器的可靠性和寿命；

2.基本不带来额外的成本，但是效果显著；

3.在现有电路拓扑结构上改动较小，方便推广。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子镇流器LC谐振点火的方法，其特征在于，包括：

设置死区时间可以调节的全桥或半桥电路的驱动信号；

执行一个扫频的过程；

根据设计阶段扫频的测试数据，将长线谐振频率的死区时间减小，以提升LC谐振点火高压，将短线谐振频率的死区时间增加，以减小LC谐振点火高压。

2.一种电子镇流器LC谐振点火的装置，包括各电路模块，其特征在于，所述的电路模块包括供电模块、微处理器以及LC谐振点火模块，所述的微处理器与LC谐振点火模块相连，所述的LC谐振点火模块包括：

扫频单元，用于执行一个扫频的过程；

3.一种电子镇流器LC谐振点火的电路，包括EMI滤波电路单元，与所述的EMI滤波电路相连的整流电路单元，与所述的整流电路单元相连的有源功率因数校正电路单元，与所述的有源功率因数校正电路单元相连的LC谐振电路单元，与所述的EMI滤波电路单元及LC谐振电路单元均相连的电路控制单元，LC谐振电路单元连接具有输出线的负载，其特征在于，所述的电路控制单元包括权利要求2所述的LC谐振点火的装置。

4.根据权利要求3所述的LC谐振点火的电路，其特征在于，所述的负载为高压气体放电灯。

5.根据权利要求3所述的LC谐振点火的电路，其特征在于，所述的LC谐振电路单元为全桥或者半桥LC谐振电路单元。