CN103874299A - 一种新型氙气路灯驱动电路 - Google Patents

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李海兵
刘建军
蒋雪青
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Abstract

本发明公开一种新型氙气路灯驱动电路，包括控制电路、主动功率因数校正电路、储能电路、双极驱动半导体开关电路和氙气路灯负载，所述主动功率因数校正电路、储能电路、双极驱动半导体开关电路和氙气路灯负载依次电性连接，所述控制电路进一步与双极驱动半导体开关电路电性连接，氙气路灯负载包括两个接线电极。本发明所述主动功率因数校正电路能够对电网输出的交流电在整流过程中所产生的谐波污染进行治理，在获取稳定直流电能的同时，提高用电质量，有利于优化设计，降低制造成本；所述双极驱动半导体开关电路能够使所述氙气路灯负载的两个电极交替充当阴极、阳极，能够延长电极的损耗时间，从而延长氙气路灯负载的使用寿命。

Description

一种新型氙气路灯驱动电路
技术领域
本发明涉及一种新型氙气路灯驱动电路。
背景技术
在以氙气灯为照明光源的路灯光源中，通常采用工频镇流器的方式或者电子调节器的形式对氙气灯进行驱动。在工频整流器的驱动方式中，虽然流过氙灯的驱动电流为交流电，但是其电路结构决定了其电网侧功率因数过低，大量使用会增加供电网的谐波污染，存在浪费能源的弊端。而电子调节器的驱动方式，虽然一定程度上提高了驱动电路的功率因数，但是其氙气灯的驱动方式为直流形式，氙气灯工作于单极性模式下阴极损耗在短时间内即有明显表现，进而会极大降低氙气灯的使用寿命。因此，现有的氙气路灯驱动电路已经不能满足需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种新型氙气路灯驱动电路，所述主动功率因数校正电路能够对电网输出的交流电在整流过程中所产生的谐波污染进行治理，在获取稳定直流电能的同时，提高用电质量，同时将直流电的工作电压提高至390V±4V，充分利用电路中元器件的参数条件来储能和控制通断，有利于优化设计，降低制造成本；所述双极驱动半导体开关电路能够使所述氙气路灯负载处于双极性驱动工作状态，氙气路灯负载的两个电极交替充当阴极、阳极，能够延长电极的损耗时间，从而延长氙气路灯负载的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型氙气路灯驱动电路，包括控制电路、主动功率因数校正电路、储能电路、双极驱动半导体开关电路和氙气路灯负载，所述主动功率因数校正电路、储能电路、双极驱动半导体开关电路和氙气路灯负载依次电性连接，所述控制电路进一步与所述双极驱动半导体开关电路电性连接，所述氙气路灯负载包括两个接线电极。
在本发明一个较佳实施例中，所述主动功率因数校正电路的电源输入端与电网连接，所述主动功率因数校正电路输出交流电且包括交流电第一输出端和交流电第二输出端。
在本发明一个较佳实施例中，所述储能电路包括电解电容，所述电解电容的正极与所述交流电第一输出端电性连接，电解电容的负极与所述交流电第二输出端电性连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述双极驱动半导体开关电路包括四个半导体开关，依次为第一半导体开关、第二半导体开关、第三半导体开关和第四半导体开关。
在本发明一个较佳实施例中，所述半导体开关为三极管，其中，第一三极管和第二三极管的集电极均与所述电解电容的正极电性连接，所述第一三极管的发射极与所述第三三极管的集电极电性连接，所述第二三极管的发射极与所述第四三极管的集电极电性连接，所述第三三极管和第四三极管的发射极均与所述电解电容的负极电性连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一至第四三极管的基极分别与所述控制电路电性连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述氙气路灯负载连接在所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极之间。
在本发明一个较佳实施例中，所述半导体开关为绝缘栅极晶体管（以下简称IGBT），其中，第一IGBT和第二IGBT的漏极均与所述电解电容的正极电性连接，所述第一IGBT的源极与所述第三IGBT的漏极电性连接，所述第二IGBT的源极与所述第四IGBT的漏极电性连接，所述第三IGBT和第四IGBT的源极均与所述电解电容的负极电性连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述第一至第四IGBT的栅极分别与所述控制电路电性连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述氙气路灯负载连接在所述第一IGBT的源极和第二IGBT的源极之间。
本发明的有益效果是：本发明所述主动功率因数校正电路能够对电网输出的交流电在整流过程中所产生的谐波污染进行治理，在获取稳定直流电能的同时，提高用电质量，同时将直流电的工作电压提高至390V±4V，充分利用电路中元器件的参数条件来储能和控制通断，有利于优化设计，降低制造成本；所述双极驱动半导体开关电路能够使所述氙气路灯负载处于双极性驱动工作状态，氙气路灯负载的两个电极交替充当阴极、阳极，能够延长电极的损耗时间，从而延长氙气路灯负载的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一较佳实施例的电路结构示意图；
图2是本发明所述双极驱动半导体开关电路控制所述氙气路灯负载工作的对应时序波形图和电流波形图；
图3是图2中驱动状态Ⅰ的等效电路和电流路径图；
图4是图2中驱动状态Ⅱ的等效电路和电流路径图。
附图中各部件的标记如下：1、控制电路；2、储能电路；3、双极驱动半导体开关电路；S1、第一半导体开关；S2、第二半导体开关；S3、第三半导体开关；S4、第四半导体开关；C1、电解电容；L1、氙气路灯负载；APFC、主动功率因数校正电路。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4，本发明包括：
一种新型氙气路灯驱动电路，包括控制电路1、主动功率因数校正电路APFC、储能电路2、双极驱动半导体开关电路3和氙气路灯负载L1，所述主动功率因数校正电路APFC、储能电路2、双极驱动半导体开关电路3和氙气路灯负载L1依次电性连接，所述控制电路1进一步与所述双极驱动半导体开关电路3电性连接，所述氙气路灯负载L1包括两个接线电极。
其中，所述主动功率因数校正电路APFC的电源输入端与电网连接，所述主动功率因数校正电路APFC输出交流电且包括交流电第一输出端和交流电第二输出端。所述主动功率因数校正电路APFC能够将电网输出的交流电能转换成直流电能，并将该直流电能存储在所述储能电路2中。所述储能电路2包括电解电容C1，所述电解电容C1的正极与所述交流电第一输出端电性连接，电解电容C1的负极与所述交流电第二输出端电性连接。
所述双极驱动半导体开关电路3包括四个半导体开关，依次为第一半导体开关S1、第二半导体开关S2、第三半导体开关S3和第四半导体开关S4。
在本发明一个较佳实施例中，所述半导体开关为三极管，其中，第一三极管和第二三极管的集电极均与所述电解电容C1的正极电性连接，所述第一三极管的发射极与所述第三三极管的集电极电性连接，所述第二三极管的发射极与所述第四三极管的集电极电性连接，所述第三三极管和第四三极管的发射极均与所述电解电容C1的负极电性连接。所述第一至第四三极管的基极分别与所述控制电路1电性连接。所述氙气路灯负载L1连接在所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极之间。
在本发明另一个较佳实施例中，所述半导体开关为IGBT，其中，第一IGBT和第二IGBT的漏极均与所述电解电容C1的正极电性连接，所述第一IGBT的源极与所述第三IGBT的漏极电性连接，所述第二IGBT的源极与所述第四IGBT的漏极电性连接，所述第三IGBT和第四IGBT的源极均与所述电解电容C1的负极电性连接。所述第一至第四IGBT的栅极分别与所述控制电路1电性连接。所述氙气路灯负载L1连接在所述第一IGBT的源极和第二IGBT的源极之间。
本发明的工作原理为：所述控制电路1分别控制四个半导体开关的通断，对四个半导体开关的控制信号时序图如图2所示，控制电路1输出的控制信号时序由驱动状态Ⅰ和驱动状态Ⅱ构成。
当控制信号时序处于驱动状态Ⅰ时，所述第一半导体开关S1和第四半导体开关S4为开启状态，第二半导体开关S2和第三半导体开关S3为断开状态，此时本发明的电流流向为“C1正极（C1+）→S1→L1→S4→C1负极（C1-）”，此时，氙气路灯负载L1的电流流向为“第一电极（电极1）→第二电极（电极2）”，氙气路灯负载L1的第二电极为阴极。
当控制信号时序处于驱动状态II时，所述第二半导体开关S2和第三半导体开关S3为开启状态，第一半导体开关S1和第四半导体开关S4为断开状态，此时本发明的电流流向为“C1+→S2→L1→S3→C1-”，此时，氙气路灯负载L1的电流流向为“电极2→电极1”，氙气路灯负载L1的第一电极为阴极。
当本发明所述氙气路灯驱动电路持续工作时，其驱动状态由驱动状态Ⅰ、驱动状态Ⅱ交替进行，使得氙气路灯的电极1、电极2交替充当阴极。
与现有技术相比，本发明所述主动功率因数校正电路APFC能够对电网输出的交流电在整流过程中所产生的谐波污染进行治理，在获取稳定直流电能的同时，提高用电质量，提高了驱动电路的功率因数，功率因数＞0.99，同时将直流电的工作电压提高至390V±4V，充分利用电路中元器件的参数条件来储能和控制通断，有利于优化设计，降低制造成本；所述双极驱动半导体开关电路3能够使所述氙气路灯负载L1处于双极性驱动工作状态，氙气路灯负载L1的两个电极交替充当阴极、阳极，能够延长电极的损耗时间，从而延长氙气路灯负载L1的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，包括控制电路（1）、主动功率因数校正电路（APFC）、储能电路（2）、双极驱动半导体开关电路（3）和氙气路灯负载（L1），所述主动功率因数校正电路、储能电路、双极驱动半导体开关电路和氙气路灯负载依次电性连接，所述控制电路进一步与所述双极驱动半导体开关电路电性连接，所述氙气路灯负载包括两个接线电极。
2.根据权利要求1所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述主动功率因数校正电路的电源输入端与电网连接，所述主动功率因数校正电路输出交流电且包括交流电第一输出端和交流电第二输出端。
3.根据权利要求2所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，储能电路包括电解电容（C1），所述电解电容的正极与所述交流电第一输出端电性连接，电解电容的负极与所述交流电第二输出端电性连接。
4.根据权利要求3所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述双极驱动半导体开关电路包括四个半导体开关，依次为第一半导体开关（S1）、第二半导体开关（S2）、第三半导体开关（S3）和第四半导体开关（S4）。
5.根据权利要求4所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述半导体开关为三极管，其中，第一三极管和第二三极管的集电极均与所述电解电容的正极电性连接，所述第一三极管的发射极与所述第三三极管的集电极电性连接，所述第二三极管的发射极与所述第四三极管的集电极电性连接，所述第三三极管和第四三极管的发射极均与所述电解电容的负极电性连接。
6.根据权利要求5所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述第一至第四三极管的基极分别与所述控制电路电性连接。
7.根据权利要求5所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述氙气路灯负载连接在所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极之间。
8.根据权利要求4所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述半导体开关为IGBT，其中，第一IGBT和第二IGBT的漏极均与所述电解电容的正极电性连接，所述第一IGBT的源极与所述第三IGBT的漏极电性连接，所述第二IGBT的源极与所述第四IGBT的漏极电性连接，所述第三IGBT和第四IGBT的源极均与所述电解电容的负极电性连接。
9.根据权利要求8所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述第一至第四IGBT的栅极分别与所述控制电路电性连接。
10.根据权利要求8所述的新型氙气路灯驱动电路，其特征在于，所述氙气路灯负载连接在所述第一IGBT的源极和第二IGBT的源极之间。
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