CN103945623A - 一种直流12v-48v宽电压大功率无极灯镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其包括供电电路、电源驱动电路、脉冲驱动电路、电压检测电路、一次谐振网络、二次谐振网络、频率检测电路、控制电路。控制电路包括控制芯片及其外围辅助电路。供电电路一端连接12V-48V直流电源，另一端连接至一次谐振网络且还经由电源驱动电路连接至控制芯片。脉冲驱动电路一端连接至控制芯片，另一端连接一次谐振网络，一次谐振网络经由二次谐振网络连接至负载。电压检测电路一端连接供电电路，另一端连接控制芯片。频率检测电路一端连接控制芯片，另一端连接二次谐振网络。本发明的优点在于：电路采取单级结构；供电电压12V-48V通用；输出功率覆盖10-80W范围。

Description

一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器

技术领域

本发明涉及镇流器，尤其涉及一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器。

背景技术

无极灯以其高效节能、长寿耐用等优点被广泛的应用在风能、太阳能等低电压供电的照明系统，由于供电设备种类多，电压范围宽，电压等级为直流12V至48V不等。目前低压供电照明系统的无极灯光源，包括无极灯镇流器和无极灯管两部分。低压无极灯镇流器均采用指定电压等级的直流供电，不能在较宽电压(12V-48V)范围条件下工作，而且传统的低压无极灯镇流器，均采用两单元结构的电路方式(简称两级型)。所谓两级型结构，第一级为：低压直流升压电路。该单元电路将低压直流电压变换成高压直流电压，向第二级电路供电。第二级为：高压半桥式逆变输出电路。第一级产生的直流高电压，通过该单元电路产生的高频交流电压去激励无极灯管放电、发光。传统的两级型低压直流无极灯镇流器，存在着两次电压转换，其电源转换效率低、电路结构复杂、产品可靠性差，由于必须按指定的直流电压等级设计、生产无极灯镇流器，由此势必造成不同电压等级的产品种类过多、制造成本较高等诸多缺点。

也就是说，传统的低压无极灯镇流器必须按指定电压等级供电，不能在较宽电压(12V-48V)范围条件下工作，镇流器采取是两级变换方式的电路结构，即第一级为：低压直流升压电路，将低压直流电压通过高频逆变、升压、整流，变换成400V直流电压。第二级为：高压半桥式逆变输出电路，将第一级产生的400V直流电压通过半桥式逆变电路，再产生高频交流电压去激励无极灯管放电发光。两级式变换器存在以下缺点：1.第一级低压直流升压电路的工作效率较低，一般仅为80％，2.产品整体电路复杂，可靠性降低。3.产品种类过多，电压等级设定繁琐。4.制作成本较高，性价比较低，市场竞争力下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器。

本发明是这样实现的，一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其包括供电电路、电源驱动电路、脉冲驱动电路、电压检测电路、一次谐振网络、二次谐振网络、频率检测电路、控制电路，所述控制电路包括控制芯片及其外围辅助电路；其中，所述供电电路的一端连接外部12V-48V直流电源，所述供电电路的另一端一方面连接至所述一次谐振网络，另一方面经由所述电源驱动电路连接至所述控制芯片，所述脉冲驱动电路的一端连接至所述控制芯片，所述脉冲驱动电路的另一端连接所述一次谐振网络，所述一次谐振网络经由所述二次谐振网络连接至负载，所述电压检测电路一端连接所述供电电路，所述电压检测电路另一端连接所述控制芯片，所述频率检测电路的一端连接所述控制芯片，所述频率检测电路的另一端连接所述二次谐振网络。

作为上述方案的进一步改进，所述供电电路包括滤波共模电感L1、电容C1、电容C2、电阻R3、；所述电源驱动电路包括三极管Q1、电阻R4、稳压管VD3、电解电容C4、电阻R10、电容C9；所述脉冲驱动电路包括电阻R13、电阻R14、场效应管V1、场效应管V2；所述电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、稳压管VD1、电容C6；所述一次谐振网络包括电感L2、变压器T1、电容C0；所述二次谐振网络包括变压器T2、电容C14、电容C15电容C16负载RL；所述频率检测电路包括电容C7、电阻R6、稳压管VD2、电容C12、电阻R16；其中，变压器T1的初级侧包括串接的电感L3、电感L4，变压器T1的次级侧包括均与电感L3、电感L4耦合的电感L5；滤波共模电感L1的输入端分别连接外部12V-48V直流电源的两端，电容C1的两端分别连接滤波共模电感L1的输入端，电容C2的两端分别连接滤波共模电感L1的输出端，滤波共模电感L1输出端，的另一端接地；滤波共模电感L1的输出端的另一端经由电阻R3连接至三极管Q1的集电极，，三极管Q1的集电极还经由电阻R4连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极经由稳压管VD3的阴极、阳极接地，三极管Q1的发射极经由电阻R10连接至所述控制芯片的供电端，所述控制芯片的供电端还经由电容C9接地，三极管Q1的发射极还经由电解电容C4接地；滤波共模电感L1的输出端的另一端还经由电感L2连接至电感L3与电感L4之间；滤波共模电感L1的输出端的另一端还经由电阻R1连接至稳压管VD1的阴极，稳压管VD1的阳极接地；稳压管VD1的阴极还经由电阻R2连接至所述控制芯片的输入端，电阻R5的一端连接所述控制芯片的输入端，电阻R5的另一端接地，电容C6并联于电阻R5；电阻R13的一端连接所述控制芯片的第一输出端，电阻R13的另一端连接场效应管V1的栅极，场效应管V1的源极接地，场效应管V1的漏极连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接电感L4的一端，电感L4的另一端连接场效应管V2的漏极，场效应管V2的源极接地，场效应管V2的栅极经由电阻R14连接至所述控制芯片的第二输出端，电容C0的两端分别连接电感L3的一端与电感L4的另一端；变压器T2的高压侧电感L6的一端经由变压器T1的次级侧电感L5连接场效应管V1的漏极，电感L6的另一端经由电容C14连接场效应管V2的漏极，电容C15并联电容C14，负载RL并联于电容C15；变压器T2的低压侧电感L7的一端接地，电感L7的另一端经由电阻R16、电容C12连接至所述控制芯片的检测端，稳压管VD2的阴极连接所述控制芯片的检测端，稳压管VD2的阳极接地，电阻R6并联稳压管VD2。

优选地，所述控制芯片为SA82系列芯片，所述控制芯片的外围辅助电路包括电容C5、电容C7、电容C8、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电容C10、电容C11、二极管D1、电阻R18、电阻R17、电解电容C13、电阻R15；电容C5的一端、电容C7的一端分别接地，电容C5的另一端、电容C7的另一端分别连接所述控制芯片的两个端口CT2、CT1，电容C8的一端连接端口CT1，电容C8的另一端经由电阻R7连接所述控制芯片的端口RT0，电容C8的一端还经由电阻R8连接所述控制芯片的端口RT1，电感L7的另一端经由电阻R8连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极经由电阻R12连接至所述控制芯片的端口PRT，电阻R17的一端连接二极管D1的阳极，电阻R17的另一端接地，电解电容C13的一端连接二极管D1的阴极，电解电容C13的另一端接地，电容C11、电阻R15分别并联于电解电容C13，电阻R11的一端连接所述控制芯片的端口PRTO，电阻R11的另一端连接端口PRT，电容C10的一端连接端口PRT，电容C10的另一端接地。

优选地，三极管Q1为NPN型三极管。

优选地，场效应管V1、场效应管V2均为N沟道场效应管。

本发明通过：1.带有电压检测的脉冲驱动单元电路，对应不同的供电电压自动调整驱动脉冲宽度，以满足对输入电压的自适应；2.采用低压转换效率较高的推挽式逆变电路，直接对低压直流电压的进行逆变升压；3.利用推挽式逆变电路的输出变压器加电感线圈的两次谐振的方式与无极灯管的特性匹配，产生高频高压正弦波。从而使激励无极灯管放电发光满足下列条件：1.电路采取单级结构；2.供电电压12V-48V通用；3.输出功率覆盖10-80W范围，宽电压大功率无极灯镇流器，替代传统的低压无极灯镇流器。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式提供的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器的电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器包括供电电路、电源驱动电路、脉冲驱动电路、电压检测电路、一次谐振网络、二次谐振网络、频率检测电路、控制电路，所述控制电路包括控制芯片U1及其外围辅助电路。

所述供电电路包括滤波共模电感L1、电容C1、电容C2、电阻R3、电感L2；所述电源驱动电路包括三极管Q1、电阻R4、稳压管VD3、电解电容C4、电阻R10、电容C9；所述脉冲驱动电路包括电阻R13、电阻R14、场效应管V1、场效应管V2；所述电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、稳压管VD1、电容C6；所述一次谐振网络包括电感L2、变压器T1、电容C0；所述二次谐振网络包括变压器T2、电容C14、电容C15电容C16、负载RL；所述频率检测电路包括电容C7、电阻R6、稳压管VD2、电容C12、电阻R16。其中，变压器T1的初级侧包括串接的电感L3、电感L4，变压器T1的次级侧包括均与电感L3、电感L4耦合的电感L5。

在本实施方式中，三极管Q1为NPN型三极管，场效应管V1、场效应管V2均为N沟道场效应管，所述控制芯片为SA82系列芯片。

所述供电电路的一端连接外部12V-48V直流电源，所述供电电路的另一端一方面连接至所述一次谐振网络，另一方面经由所述电源驱动电路连接至所述控制芯片U1，所述脉冲驱动电路的一端连接至所述控制芯片U1，所述脉冲驱动电路的另一端连接所述一次谐振网络，所述一次谐振网络经由所述二次谐振网络连接至负载，所述电压检测电路一端连接所述供电电路，所述电压检测电路另一端连接所述控制芯片U1，所述频率检测电路的一端连接所述控制芯片U1，所述频率检测电路的另一端连接所述二次谐振网络。

具体的电路连接方式如下所述。滤波共模电感L1的输入端分别连接外部12V-48V直流电源的两端，电容C1的两端分别连接滤波共模电感L1的输入端，电容C2的两端分别连接滤波共模电感L1的输出端，滤波共模电感L1输出端的另一端接地；滤波共模电感L1的输出端的另一端经由电阻R3连接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的集电极还经由电阻R4连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极经由稳压管VD3的阴极、阳极接地，三极管Q1的发射极经由电阻R10连接至所述控制芯片U1的供电端，所述控制芯片U1的供电端还经由电容C9接地，三极管Q1的发射极还经由电解电容C4接地。滤波共模电感L1的输出端的另一端还经由电感L2连接至电感L3与电感L4之间。滤波共模电感L1的输出端的另一端还经由电阻R1连接至稳压管VD1的阴极，稳压管VD1的阳极接地；稳压管VD1的阴极还经由电阻R2连接至所述控制芯片U1的输入端，电阻R5的一端连接所述控制芯片U1的输入端DIM，电阻R5的另一端接地，电容C6并联于电阻R5。电阻R13的一端连接所述控制芯片U1的第一输出端OUT1，电阻R13的另一端连接场效应管V1的栅极，场效应管V1的源极接地，场效应管V1的漏极连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接电感L4的一端，电感L4的另一端连接场效应管V2的漏极，场效应管V2的源极接地，场效应管V2的栅极经由电阻R14连接至所述控制芯片U1的第二输出端OUT2，电容C0的两端分别连接电感L3的一端与电感L4的另一端。变压器T2的高压侧电感L6的一端经由变压器T1的次级侧电感L5连接场效应管V1的漏极，电感L6的另一端经由电容C14连接场效应管V2的漏极，电容C15并联电容C14，负载RL并联于电容C15；变压器T2的低压侧电感L7的一端接地，电感L7的另一端经由电阻R16、电容C12连接至所述控制芯片U1的检测端SYNC，稳压管VD2的阴极连接所述控制芯片的检测端SYNC，稳压管VD2的阳极接地，电阻R6并联稳压管VD2。所述供电电路还可包括保险丝F1，保险丝F1串接在所述供电电路中。

直流供电电压通过滤波共模电感LI、电容C2、电阻R3、电感L2分别加到三极管Q1的集电极和变压器T1的中心抽头，由三极管Q1组成的稳压器向集成电路(由控制芯片U1及其外围辅助电路组成)供电。电感L2通过变压器T1的中心抽头向推挽管场效应管V1、场效应管V2供电。控制芯片U1内部振荡器产生的250KC方波脉冲通过第12、11脚(即引脚OUT1、引脚OUT2，引脚OUT1、引脚OUT2分别为第一输出端、第二输出端)输出至电阻R13、电阻R14再分别加到场效应管V1、场效应管V2的栅极，在方波脉冲的驱动下场效应管V1和场效应管V2轮流导通，电感L2与输出变压器T1的初级电感L3、电感L4和电容C0组成的谐振网络在250KC频率上产生谐振，使场效应管V1、场效应管V2工作在软开关状态。由于推挽电路是低压供电，输出变压器的初级匝数不能太多，电感L3、电感L4电感量也不会太大，因此谐振网络Q值较低，输出变压器次级电感L5感应的电压，不足以激励无极灯管放电发光，增加变压器T2，由电感L6与电容C14、电容C15组成的二次谐振网络，在250KC频率上产生二次谐振产生，由于二次谐振网络的Q值较高，在电容C14、电容C15两端产生的高压交流电压最终通过电容C16输出至负载(无极灯管)RL。

在本实施方式中，所述控制芯片为SA82系列芯片，所述控制芯片的外围辅助电路包括电容C5、电容C7、电容C8、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电容C10、电容C11、二极管D1、电阻R18、电阻R17、电解电容C13、电阻R15。电容C5的一端、电容C7的一端分别接地，电容C5的另一端、电容C7的另一端分别连接所述控制芯片U1的两个端口CT2、CT1，电容C8的一端连接端口CT1，电容C8的另一端经由电阻R7连接所述控制芯片的端口RT0，电容C8的一端还经由电阻R8连接所述控制芯片的端口RT1。电感L7的另一端经由电阻R8连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极经由电阻R12连接至所述控制芯片的端口PRT，电阻R17的一端连接二极管D1的阳极，电阻R17的另一端接地。电解电容C13的一端连接二极管D1的阴极，电解电容C13的另一端接地，电容C11、电阻R15分别并联于电解电容C13，电阻R11的一端连接所述控制芯片的端口PRTO，电阻R11的另一端连接端口PRT，电容C10的一端连接端口PRT，电容C10的另一端接地。

综上所述，该发明的核心部分是：1.发明带有电压检测的脉冲驱动器单元电路，由电阻R1、电阻R2、电阻R5、稳压管VD1、电容C6组成的电压检测电路将电源电压输入至集成电路的控制芯片U1的第3脚即输入端DIM进行电压检测，对应不同的供电电压自动调整驱动脉冲宽度，以满足对不同等级输入电压的自适应。2.二次谐振网络的电压叠加。由于电感L3、电感L4和电容C0组成的一次谐振网络的Q值较低，输出变压器次级电感L5感应的电压，不足以激励无极灯管放电发光，增加了由电感L6与电容C14、电容C15组成的二次谐振网络，由于二次谐振网络的Q值较高，产生的交流电压很高，能够达到激励无极灯管放电发光目的。3.自动频率跟踪。由电感L7感应的电压通过电阻R16、电容C12、电阻R6、稳压管VD2送至集成电路的控制芯片U1的第5脚即检测端SYNC进行频率检测，当一、二次谐振网络输出频率发生漂移，控制芯片U1内部的同步电路即对振荡器产生的方波脉冲频率进行自动跟踪

本发明通过：1.带有电压检测的脉冲驱动器单元电路，对应不同的供电电压自动调整驱动脉冲宽度，以满足对输入电压的自适应；2.采用低压转换效率较高的推挽式逆变电路，直接对低压直流电压的进行逆变升压；3.利用推挽式逆变电路的输出变压器加电感线圈的两次谐振的方式与无极灯管的特性匹配，产生高频高压正弦波。从而使激励无极灯管放电发光满足下列条件：1.电路采取单级结构；2.供电电压12V-48V通用；3.输出功率覆盖10-80W范围，宽电压大功率无极灯镇流器，替代传统的低压无极灯镇流器。

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 (5)

1.一种直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其特征在于：其包括供电电路、电源驱动电路、脉冲驱动电路、电压检测电路、一次谐振网络、二次谐振网络、频率检测电路、控制电路，所述控制电路包括控制芯片及其外围辅助电路；其中，所述供电电路的一端连接外部12V-48V直流电源，所述供电电路的另一端一方面连接至所述一次谐振网络，另一方面经由所述电源驱动电路连接至所述控制芯片，所述脉冲驱动电路的一端连接至所述控制芯片，所述脉冲驱动电路的另一端连接所述一次谐振网络，所述一次谐振网络经由所述二次谐振网络连接至负载，所述电压检测电路一端连接所述供电电路，所述电压检测电路另一端连接所述控制芯片，所述频率检测电路的一端连接所述控制芯片，所述频率检测电路的另一端连接所述二次谐振网络。

2.如权利要求1所述的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其特征在于：所述供电电路包括滤波共模电感L1、电容C1、电容C2、电阻R3、电感L2；所述电源驱动电路包括三极管Q1、电阻R4、稳压管VD3、电解电容C4、电阻R10、电容C9；所述脉冲驱动电路包括电阻R13、电阻R14、场效应管V1、场效应管V2；所述电压检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、稳压管VD1、电容C6；所述一次谐振网络包括电感L2、变压器T1、电容C0；所述二次谐振网络包括变压器T2、电容C14、电容C15、电容C16、负载RL；所述频率检测电路包括电容C7、电阻R6、稳压管VD2、电容C12、电阻R16；其中，变压器T1的初级侧包括串接的电感L3、电感L4，变压器T1的次级侧包括均与电感L3、电感L4耦合的电感L5；三极管Q1的集电极还经由电阻R4连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的基极经由稳压管VD3的阴极、阳极接地，三极管Q1的发射极经由电阻R10连接至所述控制芯片的供电端，所述控制芯片的供电端还经由电容C9接地，三极管Q1的发射极还经由电解电容C4接地；滤波共模电感L1的输出端的另一端还经由电感L2连接至电感L3与电感L4之间；滤波共模电感L1输出端的另一端还经由电阻R1连接至稳压管VD1的阴极，稳压管VD1的阳极接地；稳压管VD1的阴极还经由电阻R2连接至所述控制芯片的输入端，电阻R5的一端连接所述控制芯片的输入端，电阻R5的另一端接地，电容C6并联于电阻R5；电阻R13的一端连接所述控制芯片的第一输出端，电阻R13的另一端连接场效应管V1的栅极，场效应管V1的源极接地，场效应管V1的漏极连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接电感L4的一端，电感L4的另一端连接场效应管V2的漏极，场效应管V2的源极接地，场效应管V2的栅极经由电阻R14连接至所述控制芯片的第二输出端，电容C0的两端分别连接电感L3的一端与电感L4的另一端；变压器T2的高压侧电感L6的一端经由变压器T1的次级侧电感L5连接场效应管V1的漏极，电感L6的另一端经由电容C14连接场效应管V2的漏极，电容C15并联电容C14，负载RL并联于电容C15；变压器T2的低压侧电感L7的一端接地，电感L7的另一端经由电阻R16、电容C12连接至所述控制芯片的检测端，稳压管VD2的阴极连接所述控制芯片的检测端，稳压管VD2的阳极接地，电阻R6并联稳压管VD2。

3.如权利要求2所述的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其特征在于：所述控制芯片为SA82系列芯片，所述控制芯片的外围辅助电路包括电容C5、电容C7、电容C8、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电容C10、电容C11、二极管D1、电阻R18、电阻R17、电解电容C13、电阻R15；电容C5的一端、电容C7的一端分别接地，电容C5的另一端、电容C7的另一端分别连接所述控制芯片的两个端口CT2、CT1，电容C8的一端连接端口CT1，电容C8的另一端经由电阻R7连接所述控制芯片的端口RT0，电容C8的一端还经由电阻R8连接所述控制芯片的端口RT1，电感L7的另一端经由电阻R8连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极经由电阻R12连接至所述控制芯片的端口PRT，电阻R17的一端连接二极管D1的阳极，电阻R17的另一端接地，电解电容C13的一端连接二极管D1的阴极，电解电容C13的另一端接地，电容C11、电阻R15分别并联于电解电容C13，电阻R11的一端连接所述控制芯片的端口PRTO，电阻R11的另一端连接端口PRT，电容C10的一端连接端口PRT，电容C10的另一端接地。

4.如权利要求2所述的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其特征在于：三极管Q1为NPN型三极管。

5.如权利要求2所述的直流12V-48V宽电压大功率无极灯镇流器，其特征在于：场效应管V1、场效应管V2均为N沟道场效应管。