CN108601186A - 一种灯管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灯管驱动电路，包括频率发生器、功率开关管及升压电路，所述频率发生器用于产生具有固定频率的控制信号；所述功率开关管设有控制端、第一开关端与第二开关端，所述控制端连接所述频率发生器的输出端，所述第一开关端连接所述升压电路，所述第二开关端电压为零，所述功率开关管在所述控制信号的控制下导通或截止；所述升压电路具有输入侧与输出侧，所述输入侧串联于所述功率开关管与电源之间，所述输出侧用于输出向所述灯管供电的驱动电压。本发明较佳实施例的有益效果包括：采用了功率开关管以及频率发生器，大大减小了电路的发热量，使得该电路能够应用于大功率灯管的照明；单功率开关管结构，降低了电路复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及灯管，尤其涉及一种灯管驱动电路。
背景技术
人类有利用太阳光中的紫外光部分杀菌的传统。国内外科技工作者对紫外线的研究已有200多年历史，自从德国的贺利氏博士发明第一只紫外线杀菌灯开始，紫外线杀菌技术在越来越多的领域得到更广泛的应用，尤其是在空气杀菌、物体表面杀菌以及水处理杀菌方面。
通常使用灯管驱动电路点亮和驱动灯管，通过电子镇流器，可以在照明启动时，在短时间内预热灯丝，随后产生瞬时高电压点亮灯管；照明启动之后，电子镇流器起到扼流作用，保持灯管的正常电流。
如图2所示，传统型灯管驱动电路通过逆变电路，将220V市电整流后的直流高压通过三极管Q1和Q2半桥自激后，逆变成40KHz左右的高压高频交流电，进而通过电感L2和电容C5的谐振产生瞬间高压，点亮灯管(LP1、LP2)，点亮之后，电感L2作为扼流电感，驱动灯管正常工作。
在图3所示的方案方案中，同样是由220V市电供电，整流后，通过自带半桥驱动管理单元的L6569，驱动两个MOS管Q1和Q2产生40KHz的高频高压交流电，经过电感L1和电容C7、C8的谐振点亮灯管管。
此外，有的小功率(5W以下)灯管驱动电路是低电压(1.5～12V)经过两个三极管的自激后逆变升压从而驱动灯管。如图4所示，两个三极管组成一个推挽式自激电路，经过升压变压器之后，产生40KHz左右的高频高压交流电，由电容C2限流后点亮灯管。
但是，现有的灯管驱动电路存在以下缺陷：
(1)可以逆变升压的小功率灯管驱动电路，由于其逆变电路大多还是三极管自激后升压的，工作频率跟随负载变化，很难固定在40KHz左右驱动灯管，灯管寿命将受到严重影响；此外一旦功率提高，三极管发热严重容易损毁。
(2)现有的灯管驱动电路结构复杂，普遍采用两个三级管自激或集成IC驱动双MOS管做半桥驱动的开关拓扑结构。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明设计了一种采用单功率开关管与频率发生器的灯管驱动电路。
本发明采用如下技术方案实现：
一种灯管驱动电路，包括频率发生器、功率开关管及升压电路，
所述频率发生器用于产生具有固定频率的控制信号；
所述功率开关管设有控制端、第一开关端与第二开关端，所述控制端连接所述频率发生器的输出端，所述第一开关端连接所述升压电路，所述第二开关端电压为零，所述功率开关管在所述控制信号的控制下导通或截止；
所述升压电路具有输入侧与输出侧，所述升压电路的输入侧串联于所述功率开关管与电源之间，所述升压电路的输出侧用于输出向所述灯管供电的驱动电压。
进一步地，所述功率开关管为功率MOS管，所述控制端为栅极，所述第一开关端为漏极，所述第二开关端为源极。
进一步地，所述频率发生器包括频率发生芯片与定频电路，所述频率发生芯片的接电端连接电源，所述定频电路连接所述频率发生芯片，所述频率发生芯片与定频电路产生所述控制信号。
进一步地，所述定频电路包括第一电阻及第二电容，所述第一电阻的一端连接频率发生芯片的第一输入端，所述第二电容的一端连接第一电阻的另一端与频率发生芯片的第二输入端，所述第二电容的另一端接地。
进一步地，所述频率发生芯片为40KHz频率发生芯片。
进一步地，所述电源的电压不大于36V。
进一步地，所述驱动电压包括600-800V的启动电压。
进一步地，所述升压电路包括升压变压器与第三电容，所述第三电容并联于所述升压变压器的输入端。
进一步地，所述升压电路还包括谐振电路，所述谐振电路连接于升压变压器的输出侧与灯管之间。
进一步地，所述频率发生芯片的接电端与接地端之间连接有第四电容，频率发生芯片的接电端与电源之间连接有滤波电路。
相比现有技术，本发明较佳实施例的有益效果包括：
采用固定频率的频率发生器，保证了频率不会任意变化，使得给灯管启动的瞬时高压能够顺利产生；采用了单功率MOS管结构，大大降低了电路的复杂度，提高了产品的可靠性减少了电路的发热量；采用了低电压供电，避免了触电危险，使操作者的人身安全得到了保障。
附图说明
图1为本发明一实施例的灯管驱动电路的示意图；
图2为现有传统灯管驱动电路的示意图；
图3为现有灯管驱动集成电路的示意图；
图4为现有小功率灯管驱动电路的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，依据本发明一实施例的灯管驱动电路，其优选的实施例一包括频率发生器10、功率开关管U2及升压电路20，
频率发生器10用于产生具有固定频率的控制信号；
功率开关管U2设有控制端A、第一开关端B与第二开关端C，控制端A连接频率发生器10的输出端，第一开关端B连接升压电路20，第二开关端C电压为零，功率开关管U2在控制信号的控制下导通或截止；
升压电路20具有输入侧与输出侧，升压电路20的输入侧串联于功率开关管U2与电源之间，升压电路20的输出侧用于输出向灯管Lamp供电的驱动电压。
具体的，该灯管驱动电路的实施步骤为：先连接好电路，电源为频率发生器10提供工作电压，频率发生器10产生的控制信号的电流很小，该电流经由频率发生器10的输出端LO输出给功率开关管U2进行放大，控制信号控制功率开关管U2的工作周期，控制信号优选为方波信号。放大后的电流与电源一起为升压电路20充电，升压电路20并将电源进行升压，升压电路20在驱动电压达到瞬时高压600-800V时点亮灯管Lamp。
本实施例中，功率开关管U2为功率MOS管，控制端A为栅极，第一开关端B为漏极，第二开关端C为源极。本发明采用了软开关方案，即当功率开关管U2的漏极的电压变为0的时候，才开启功率开关管U2，以减少功率开关管U2的开关损耗。功率三极管U2较佳的为N沟道MOS管，MOS管采用ST公司的低导通电阻的STP75NF75，耐压值达75V，最大电流80A，大大减小了发热量。可以理解，本发明中功率开关管U2也可采用其他类型的功率管。
本实施例中，频率发生器10包括频率发生芯片U1与定频电路11，频率发生芯片U1的接电端VCC连接电源，定频电路11连接频率发生芯片U1，频率发生芯片U1与定频电路11产生控制信号。频率发生芯片U1产生固定频率，定频电路11对该频率进行调整。
本实施例中，定频电路11包括第一电阻R2及第二电容C1，第一电阻R2的一端连接频率发生芯片U1的第一输入端RT，第二电容C1的一端连接第一电阻R2的另一端与频率发生芯片U1的第二输入端CT，第二电容C1的另一端接地。频率发生芯片U1的频率是固定的，第一电阻R2及第二电容C1的值的选择频率发生芯片U1的固定频率相关。
本实施例中，频率发生芯片U1为40KHz频率发生芯片。一般灯管驱动电路采用的是40KHz左右的高压高频交流电供电，灯管在40KHZ左右工作时，发光稳定，本发明采用固定频率的频率发生芯片U1，保证了频率不会任意变化，使得灯管Lamp在启动时的能够顺利产生瞬时高压。
本实施例中，频率发生芯片U1的接电端VCC与接地端GND之间连接有第四电容C3，频率发生芯片U1的接电端VCC与电源之间连接有滤波电路。第四电容C3为滤波电容，用于防止电流波动干扰到频率发生芯片U1的正常工作。滤波电路包括滤波电感L1与滤波电容C2，滤波电容C2的正极连接电源，滤波电容C2的负极接地。滤波电感L1与滤波电容C2起到防止电源波动干扰到频率发生芯片U1的正常工作的作用。也可通过一接线端子P1连接电源，或者加上一接线端子，12V电源用其他供电设备代替，可以理解为：本发明自带电源，当电源不足时还可利用接线端子P1连接电源。
本实施例中，电源的电压不大于36V，优选为+12V电压，对本发明进行供电，避免了高压触电危险，保障了人身安全。
本实施例中，驱动电压包括600-800V的启动电压，升压电路20包括升压变压器T1与第三电容C5，第三电容C5并联于升压变压器T1的输入端。升压电路20开启时，升压变压器T1的输入端进行充电，升压变压器T1的输出端输出600-800V的瞬时高压点亮灯管Lamp；关闭时，升压变压器T1对第一电容C5充电，功率开关管U2的漏极电压呈现正弦变化。利用第三电容C5的充放电特性维持100-200V高压使灯管Lamp处于工作状态，第三电容C5为功率开关管U2减少开关损耗，从而减少电路的发热量，可延长维持灯光照明的时间。
本实施例中，升压电路20还包括谐振电路，谐振电路连接于升压变压器T1的输出端与灯管Lamp之间。谐振电路包括电感L2与第四电容C4，电感L2连接于升压变压器T1的输出侧与灯管Lamp之间，第四电容C4设于灯管Lamp的阳极与阴极之间。电感L2与第四电容C4谐振产生瞬时高压点亮灯管Lamp后，电感L2起到扼流作用，能够维持灯管Lamp的工作电流。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种灯管驱动电路，其特征在于，包括频率发生器、功率开关管及升压电路，
所述频率发生器用于产生具有固定频率的控制信号；
所述功率开关管设有控制端、第一开关端与第二开关端，所述控制端连接所述频率发生器的输出端，所述第一开关端连接所述升压电路，所述第二开关端电压为零，所述功率开关管在所述控制信号的控制下导通或截止；
所述升压电路具有输入侧与输出侧，所述升压电路的输入侧串联于所述功率开关管与电源之间，所述升压电路的输出侧用于输出向所述灯管供电的驱动电压。
2.根据权利要求1所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述功率开关管为功率MOS管，所述控制端为栅极，所述第一开关端为漏极，所述第二开关端为源极。
3.根据权利要求1所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述频率发生器包括频率发生芯片与定频电路，所述频率发生芯片的接电端连接电源，所述定频电路连接所述频率发生芯片，所述频率发生芯片与定频电路产生所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述定频电路包括第一电阻及第二电容，所述第一电阻的一端连接频率发生芯片的第一输入端，所述第二电容的一端连接第一电阻的另一端与频率发生芯片的第二输入端，所述第二电容的另一端接地。
5.根据权利要求3所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述频率发生芯片为40KHz频率发生芯片。
6.根据权利要求1所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述电源的电压不不大于36V。
7.根据权利要求6所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述驱动电压包括600-800V的启动电压。
8.根据权利要求1至7任一项所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述升压电路包括升压变压器与第三电容，所述第三电容并联于所述升压变压器的输入端。
9.根据权利要求8所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述升压电路还包括谐振电路，所述谐振电路连接于升压变压器的输出侧与灯管之间。
10.根据权利要求3所述的灯管驱动电路，其特征在于，所述频率发生芯片的接电端与接地端之间连接有第四电容，频率发生芯片的接电端与电源之间连接有滤波电路。
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