CN1561153A - 大功率气体放电灯用电子控制器 - Google Patents

Abstract

一种大功率气体放电灯用电子控制器，由依次相连的滤波、整流、功率因数开关、驱动变换功率控制、启动触发保护、输出匹配电路及辅助电源电路所组成。滤波电路采用多极共模、差模滤波器，完全符合电磁兼容标准，减少外线路对控制器的干扰，采用三个集成块电路，集成化程度高，使用的元器件少，电路简单，成本低，而供给集成块工作的辅助电源电路是由市电经变压器、稳压管稳压后取得的，工作稳定，可靠性高。驱动电路中，直接由集成块IC2驱动开关管Q3，电路简单、失真小，能恒压、恒流、恒功率工作，并有短路、开路、导常状态下能稳定工作的功能，特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用，而功率因数高，使用寿命长，照明质量高。

Description

大功率气体放电灯用电子控制器

技术领域

本发明涉及一种照明灯的控制设备，大功率气体放电灯用电子控制器，特别适宜在大功率的镝、铟、汞、钠、金属卤化物灯泡，冷阴极灯管上安装使用。

背景技术

气体放电灯工作电压一般在交流80-150伏，而市电为220伏，使用时需将220伏降至80-150伏，这时必须适配与灯泡同等功率的降压、限流、保护控制装置。目前多采用电感式低频扼流圈，其体积大、重量重、损耗大、功率因数低、噪音、干扰大有闪烁，电压、电流、功率都无法控制，光照质量差。

专利号98218196.5“高强度气体放电灯适配控制器”提供的还是以改变电感线圈，改变电感量来达到调光的目的，因此在能耗、噪音、功率因数、启动、电压、电流等性能上还是与传统电感式一样，能耗高、干扰大，电压、电流、功率受线路电压波动的影响，因此还不宜在大功率的气体放电灯上使用。

专利号01264335.1“控制高压气体放电灯的高功率因数电子镇流器”，虽也提供了一种可提高放电灯功率因数，并节能、成本低、照明质量高，使用寿命长的全电子镇流器，但对功率较大的灯管，因其脉冲的时间、幅度还不够，若外电压波动还不易启动，甚至点不起灯，缺少大功率启动触发点灯电路，在较大功率时，工作状态不够稳定，可靠性还不高，还不适宜在大功率气体放电灯上使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种大功率气体放电灯用电子控制器，不仅重量轻、体积小，而电路简单，元器件少，成本低，安装方便，驱动波形失真小，能恒压、恒流、恒功率工作，工作稳定、可靠性高，特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：大功率气体放电灯用电子控制器由滤波电路依次与整流电路、功率因数开关电路、驱动变换功率控制电路、启动触发保护电路、输出匹配电路及辅助电源电路连接所组成；所述的功率因数开关电路由厚膜集成块IC1分别与连接有二极管D2，电阻R4、R3的开关管Q1和电感L4连接组成，所述的驱动变换功率控制电路由厚膜集成电路IC2与连接有电阻R8、R11，稳压管ZD3的开关管Q3及连接有稳压管ZD1、ZD2，电阻R9、R10，变压器T2，电容C8的开关管Q2连接组成；所述启动触发保护电路由厚膜集成电路IC3与电容C10，可控硅SCR、二极管D4、电容C9、C11、电感L5、继电器JT连接组成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：此控制器是将50赫兹的交流电源转换成30千赫兹较高频率交流电源，来点亮灯泡的全电子结构，其体积小、重量轻只有传统式的1/4，并功率因数高可接近1。滤波电路为多极共模、差模滤波器，可减小开关转换时产生的电磁、辐射、传导的干扰，同时也抑制输入电源污染时对控制器的干扰，符合欧州国际电工协会的标准。采用了三个集成块电路，集成化程度高，使用的元器件少，电路简单、成本低。而供给集成块工作的电源是由市电经线性变压器、稳压管稳压后取得的，工作稳定、可靠性高。驱动电路中，直接由集成块IC2驱动开关管Q3，电路简单，驱动波形失真小，由三集成块电路使其能恒压、恒流、恒功率工作，并有开路、短路，异常状态下能稳定工作的功能，有特别的启动触发电路，因此特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用，符合电磁兼容标准和环境保护的要求。

附图说明

图1为本发明的方框图；

图2为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步描述：

方框1是滤波电路。当接通电源的瞬间，线路上将有较高的浪涌电压产生，R1是压敏电阻器，能够吸收瞬间浪涌电压，避免瞬时高压对电路的冲击，R2是NTC热敏电阻器用来抑制电源的瞬时浪涌电流和实现软启动。由电容C1、C2、C3、C4、电感L1、L2、L3组成多极共模、差模滤波器，以减小开关转换时产生的电磁、辐射、传导的干扰，同时也抑制输入电源污染对控制器的干扰，起双向作用。

滤波电路1由相线从L端接入FU保险管，保险管另一端与R1、C1、L1的1端连接，零线N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端与C2、L2的1端连接；C2另一端与L1的4端连接，L2的2端与C3、L3的1端连接，L2的4端与C4、L3的3端连接，C3另一端与C4另一端连接后接地。

方框2是整流电路。D1是桥式整流器件，把交流变成直流，由C6滤波后，供给电路。

整流电路2由L3的2端与R2一端相接，再连向变压器T1的1端，R2另一端与D1的1端连接，D1的3端连向C13×3负极，D1的4端连向IC1的2脚等，L3的4端与D1的2端连接再连向变压器T1的2端。

方框3是功率因数开关电路。IC1是厚膜集成电路，型号是PLG-PF。主要功能是提高功率因数和对Q1实现电流电压的控制。电流信号是从L4的辅助绕组中取样送至IC1第五脚，电压信号从D2与C7连接点取样送至IC1第1脚，反馈信号从R4上端取出送至IC1第6脚。由L4升压电感、Q1、Q2场效应管组成并联开关电源，将整流后的200V直流电压上升到395V的直流电压。C7进行平滑滤波，进一步减少纹波电流。R5泄放电阻吸收C7充放电峰值，平衡电解容差。

功率因数开关电路3由IC1的1脚与二极管D2正极R5、C7正极连接。再接到Q2的D极。IC1的2脚与C6、D1的4端，L4的1端连接，IC1的4脚接R3另一端，Q1的S极接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7负极接R6的一端，IC1的7脚接R13等，L4的2端接D2负极，Q1的D极组成。

方框4是驱动变换功率控制电路。IC2是驱动与功率控制厚膜集成电路。型号是PLG-QD。WR电位器、R7、C14从电流取样电阻R6二端获取信号，进入IC2的第1、3脚，在IC2内部进行比较，然后将比较信号送至内部对第4、5输出信号进行控制。C8是耦合电容，T2是驱动变压器。R8、R9是限流电阻。R10、R11是箝位电阻。ZD1、ZD2、ZD3稳压二极管对Q2、Q3场效应管的G极实行正反向保护。Q2、Q3组成半桥开关电路，把直流工作电压转换成频率为30KHz左右的交流电压以供给灯泡工作。WR电位器的BC端与C14、R7相接，调节WR还可以调节功率从几瓦到上千瓦。

驱动变换功率控制电路4由R7另一端与R6、R4、R5另一端，C7×2负极，IC1的3脚，L4的3端，C6的另一端，ZD4稳压二极管负极，C13×3、C18负极，D3桥式压流器件的3端相接。IC2的3脚与C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18负极，R11、ZD3负极，Q3的S极、C15一端相接；IC2的2、6脚接C18正极；IC2的4脚接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5脚与R8连接，R8另一端与R11、ZD3正极、Q3的G极相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正极，Q2的G极；T2的4端接R10另一端，ZD2正极，Q2的S极，Q3的D极，C15、C12，ZD1负极与ZD2负极相接；Q2的D极与D2正极、R12相接组成。

方框5是启动触发保护电路。IC3是启动触发控制厚膜集成电路，型号是PLG-CF。高频交流电流通过R12对C11充电，然后C11进行放电，将放电时的电压由L5的辅助绕组，耦合到L5的主绕组，由主绕组提供给灯泡启动电压。灯泡点亮后，JT继电器将自动切断工作电压，C9、C11、SCR可控硅都将失电，电路进入稳压状态。C15吸收脉冲尖峰，C10是RC时间常数电容。

启动触发保护电路5由IC3的1脚接SCR的G极；IC3的2脚接SCR的T极，C9、C11、JT的B；IC3的3脚接JT的G，D4的正极；IC3的4脚接JT的D，D4的负极，再与SCR的S极，C10×2的负极，C9的另一端，L5的2、4端。L5的1端与C11另一端相接；IC3的5脚接C10×2的正极；IC3的6脚接C18正极等；JT的A与R12×2相接，R12另一端与Q2的D极、D2正极等相接组成。

方框6是辅助电源电路，由方框1、方框2接入，经T1变压、D3整流，从滤波电路中输出电压15伏，经R13与C13组成RC滤波，由ZD4稳压二极管稳压后送至各集成电路，供给IC1、IC2、IC3的工作电流。

辅助电源电路6由T1变压器的1端接L3的2端及R2；T1的2端接D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3桥式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端与D1的3端，C13×3、C18的负端，ZD4稳压二极管的负极，L4、IC1的3端，R4、C7×2负端，R6、R7相接这是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正极，ZD4正极，IC1的7脚，IC2的2、6脚，IC3的6脚，是一条低压工作电源通道。

方框7是输出匹配电路，由电容C13、ID灯泡、L5电感辅助绕组组成，ID灯泡可为各种型号规格的纳、镝、铟、金卤灯泡等和冷阴极灯管。

输出匹配电路7由C12接C15，Q2的S极、Q3的D极等；C12另一端输出连接ID灯泡；L5的4端接L5的2端C9、SCR的S极等；L5的3端输出连接ID灯泡的另一端组成。

接通开关，50Hz交流电源从方框1进入滤波电路，R1将吸收电源瞬间的浪涌电压。L1～L3、C1～C4，组成三级共差模混合滤波电路，对输入电源和本机产生的干扰进行双向抑制，使电磁兼容符合欧美等国际规定值。

滤波后的电源分戌二路，一路供给方框6，一路输入到方框2进行整流，变成200V左右的直流。

方框3的主要功能是控制Q1开关管来实行稳压、稳流和功率因数校正。

把输入直流电压信号直接接入IC1的2脚，D2输出直流信号直接送入IC1的1脚。当输入电源电压发生变化时，IC1内部将输入与输出二边的电压信号进行比较，由IC1内部基准作出反应，然后由IC1的4脚输出比较后的电压信号，去控制开关管，达到稳压目的。

直流电流经过L4的1脚输入，2脚输出，互感到3、4脚，电流信号从IC1的内部进行处理分析。然后把IC1第4脚输出控制信号，来达到稳定电流的目的。

通过L4、Q1、ZD1工作电压提高，电压相位超前，电压相位紧跟电流相位，自然将功率因数提高到接近1。然后将稳定的电源输送到方框4。

方框4是驱动变换和功率控制。IC2将内部产生的振荡高频信号从4脚输出，通过C8耦合，T2隔离匹配后，驱动Q2导通。5脚通过R8限流直耦至Q3导通。在上下半周时间里轮流工作。把稳定的直流电压转换成高频交流电压，转换频率出IC2内部编程设定。

当功率负载发生变换或灯泡功率改变时，整个电路的电流也会随之改变，R6是整机的电流取样电阻，取样信号从R6一端经R7，R6另一端信号送入IC3的3脚，一部分信号经C14与R7另一端配合后，送入WR，经WR调节后进入TC3的1脚，经IC3内部处理后，经4脚输出，来控制Q2、Q3输出的大小。从而达到根据负载大小，可以调节负载的目的。

方框5是启动触发保护电路。Q2、Q3把高频率交流电源，经方框7，C12隔直电容，输送到灯管。直流高压经R12控制后，通过JZ常闭触点向C11充电。充完电后，对L5放电，此时L5的1、2脚绕组产生了感生电动势，耦合到3、4绕组，在3、4绕组间产生了较高的触发电压，将灯管点亮。当灯管点亮后JZ的C、D端得电，吸合触发电路关闭。如果灯管功率突变，负载老化失效。JZ还是关闭，C11得不到启动电压，就没有充放电过程，L5就没有感生电压，灯就不亮，保护了电路。由于灯管的功率和特性的差异，JC3内有一组振荡开关信号，经IC3的1、2脚接入可控硅，产生触发脉冲串，连续触发点亮灯炮。如果灯座漏电，灯头腐蚀，玻壳破裂等故障存在，C9将信号反馈IC3内，停止了脉冲串的输出。同时也达到保护电路的目的。等故障排除，重新又会启动。

输入工作电压为150-250伏，频率50-60赫兹，功率从150瓦-2000瓦。

Claims (8)

1、一种大功率气体放电灯用电子控制器，由滤波电路依次与整流电路、功率因数开关电路、驱动变换功率控制电路、启动触发保护电路、输出匹配电路及辅助电源电路连接所组成；其特征在于所述的功率因数开关电路由厚膜集成块IC1分别与连接有二极管D2，电阻R4、R3的开关管Q1和电感L4连接组成；所述的驱动变换功率控制电路由厚膜集成电路IC2与连接有电阻R8、R11，稳压管ZD3的开关管Q3及连接有稳压管ZD1、ZD2，电阻R9、R10，变压器T2，电容C8的开关管Q2连接组成；所述启动触发保护电路由厚膜集成电路IC3与电容C10，可控硅SCR、二极管D4、电容C9、C11、电感L5、继电器JT连接组成。

2、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于滤波电路1由相线从L端接入FU保险管，保险管另一端与R1、C1、L1的1端连接，零线N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端与C2、L2的1端连接；C2另一端与L1的4端连接，L2的2端与C3、L3的1端连接，L2的4端与C4、L3的3端连接，C3另一端与C4另一端连接后接地。

3、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于整流电路2由L3的2端与R2一端相接，再连向变压器T1的1端，R2另一端与D1的1端连接，D1的3端连向C13×3负极，D1的4端连向IC1的2脚等，L3的4端与D1的2端连接再连向变压器T1的2端。

4、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于功率因数开关电路3由IC1的1脚与二极管D2正极R5、C7正极连接，再接到Q2的D极，IC1的2脚与C6、D1的4端，L4的1端连接，IC1的4脚接R3另一端，Q1的S极接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7负极接R6的一端，IC1的7脚接R13等，L4的2端接D2负极，Q1的D极组成。

5、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于驱动变换功率控制电路4由R7另一端与R6、R4、R5另一端，C7×2负极，IC1的3脚，L4的3端，C6的另一端，ZD4稳压管负极，C13×3、C18负极，D3桥式压流器件的3端相接，IC2的3脚与C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18负极，R11、ZD3负极，Q3的S极、C15一端相接；IC2的2、6脚接C18正极；IC2的4脚接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5脚与R8连接，R8另一端与R11、ZD3正极、Q3的G极相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正极，Q2的G极；T2的4端接R10另一端，ZD2正极，Q2的S极，Q3的D极，C15、C12，ZD1负极与ZD2负极相接；Q2的D极与D2正极、R12相接组成。

6、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于启动触发保护电路5由IC3的1脚接SCR的G极；IC3的2脚接SCR的T极，C9、C11、JT的B；IC3的3脚接JT的G，D4的正极；IC3的4脚接JT的D，D4的负极，再与SCR的S极，C10×2的负极，C9的另一端，L5的2、4端，L5的1端与C11另一端相接；IC3的5脚接C10×2的正极；IC3的6脚接C18正极等；JT的A与R12×2相接，R12另一端与Q2的D极、D2正极等相接组成。

7、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于辅助电源电路6由T1变压器的1端接L3的2端及R2；T1的2端连D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3桥式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端与D1的3端，C13×3、C18的负端，ZD4稳压管的负极L4、IC1的3端，R4、C7×2负端，R6、R7相接这是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正极，ZD4正极，IC1的7脚，IC2的2、6脚，IC3的6脚，是一条低压工作电源通道。

8、根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于输出匹配电路7由C12接C15，Q2的S极、Q3的D极等；C12另一端输出连接ID灯泡；L5的4端接L5的2端、C9、SCR的S极等；L5的3端输出连接ID灯泡的另一端组成。