CN201210766Y - 串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路 - Google Patents

Abstract

一种串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，镇流器逆变驱动器输出端连接串联谐振回路L1、C1，在L1、C1之间串接一灯丝变压器，灯丝变压器的次级绕组分别与灯管的灯丝引脚相连接，灯丝变压器初级线圈并联一开关电路，灯管并联在灯丝变压器初级线圈串联的谐振电容C1之间，并通过隔直电容C2接地，在荧光灯灯丝预结束，灯管正常工作后，灯丝变压器的初级绕组被开关电路旁路，不再提供灯丝功率。本实用新型的优点是灯管的开关寿命长、功率损耗低、能效高。

Description

串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种荧光灯电子镇流器，特别涉及一种串联谐振荧光灯电子镇流器的灯丝预热控制电路。

背景技术

荧光灯电子镇流器是一种将工频交流电压整流成直流电压后，再通过逆变电路转换成十千赫兹以上的高频功率驱动荧光灯发光的装置。按产生高频信号的谐振电路的形式，可以将电子镇流器分成并联谐振和串联谐振两类。

荧光灯的启动方式有预热启动和非预热启动两类。非预热启动是指灯电极不经加热，利用灯管两端施加的高电压引起的电极场发射使灯触发启动，也称即时启动；预热启动是指灯电极被加热至电子发射温度后才触发启动的。如果在电极未经加热，或虽然加热而尚未达到电极发射材料的热电子发射温度前，施加在灯两个电极间的高压不能在极短时间内将灯管击穿，灯将承受一段端辉光放电时间再过度到弧光放电，从而导致电极发射物质严重溅射，使灯管两端灯丝周围的管壁出现早期发黑，从而缩短荧光灯的开关寿命。

对于预热启动的电子镇流器，在电极达到电子发射状态之前，应避免灯两端的电压高于导致电极受损的辉光电流的电平；在电极达到电子发射状态后，电极两端的电压应足够高而使灯可靠启动；如果电极两端电压是逐渐建立的，在电压升高过程中，应保持电极处于发射温度；预热期间过高的预热电压或预热电流使电极温度过高也会损害电极上的发射物质。

预热启动的镇流器，在灯管正常工作之前向灯管提供灯丝功率是必须的；在灯管正常工作之后，灯管电流足以维持灯管阴极的电子发射，继续提供灯丝功率就是多余的，导致预热启动的电子镇流器的能效低。

如图1基本的串联谐振的电子镇流器灯管连接电路所示，逆变驱动器输出经谐振电感L，通过荧光灯一端的灯丝，到并联在灯管两端的谐振电容C1，再通过荧光灯另一端灯丝，经过隔直流电容C2回到接地回路。电路谐振时，谐振电容C1上即灯管两端的电压到达灯管点燃电压时，灯管点燃，然后灯管电压降低到正常工作电压并通过正常的灯管电流。灯管启动期间灯管两端的较高电压因灯丝未充分预热而产生辉光电流，导致灯管两端容易变黑，缩短灯管的开关寿命。

目前常用的串联谐振电子镇流器的灯丝预热方法如图2所示，它是在图1的谐振电容器C1两端并联了一个正温度系数的热敏电阻PTC，起始工作时，灯丝经热敏电阻预热，预热结束后，热敏电阻阻值增大，谐振电容器C1上才开始建立电压，使灯管正常工作，因而可以避免产生辉光电流。但是，热敏电阻不但增大了附加的功率损耗，极高的发热温度还降低了镇流器的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的技术问题是要提供一种延长荧光灯管的开关寿命、降低功率损耗、提高电子镇流器能效的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，在灯丝预热期间，灯管两端仅施加较低的电压，不会产生辉光电流；灯丝充分预热后，灯丝变压器初级被短路，自动关断灯丝电流，串联谐振电路恢复正常工作，灯管在灯管电压和灯管电流下正常运行。

为了解决以上的技术问题，本实用新型采用了一种新的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，镇流器逆变驱动器输出端连接串联谐振回路L1、C1，在L1、C1之间串接一只灯丝变压器，灯丝变压器的次级绕组分别与灯管的灯丝引脚相连接，灯丝变压器初级线圈并联一开关电路，至少一根灯管并联在灯丝变压器初级线圈及与之相串联的谐振电容C1之间，并通过隔直电容C2接地。

所述的灯丝变压器初级线圈并联的开关电路，是在灯丝变压器初级线圈二端并联一开关元件，该开关元件二端再并联有一整流二极管D2、限流电阻R1和充电电容C3，该开关元件的触发极G通过限流电阻R2、双向触发二极管D1、充电电容C3接在灯丝变压器初级线圈的一端。

所述的开关元件是一双向可控硅，双向可控硅的第二阳极A2和第一阳极A1并联在灯丝变压器B的初级绕组n1的1脚和2脚上。

当所述的开关元件是一单向可控硅时，单向可控硅连接在由四个二极管构成的电桥的对角线之间，该电桥并接在灯丝变压器初级线圈的二端。

所述灯管至少一根灯管，或由二根以上串联，与其相适应，灯丝变压器次级有相应的至少二个或以上绕组与灯管灯丝引脚相连接。

镇流器逆变驱动器开始工作后，在灯管点燃之前的灯丝预热阶段，驱动器输出端O经谐振电感L1、灯丝变压器B的初级绕组n1、谐振电容C1、隔直流耦合电容C2返回逆变驱动器的接地端GND。灯丝变压器B受并联连接在其初级绕组n1上的开关元件的控制。在此灯丝预热期间，开关元件截止，谐振电感L1和灯丝变压器初级绕组电感与谐振电容C1构成谐振电路，灯丝变压器在该谐振频率上由次级绕组n2和n3向荧光灯的灯丝提供预热功率；同时，灯管两端的电压是相位差180度的灯丝变压器初级绕组n1上的电压与谐振电容C1上的电压相加，低于正常工作的灯管电压，不会产生辉光电流；灯丝变压器B初级绕组n1两端的电压，经整流二极管D2及充电电阻R1向充电电容器C3的充电，控制充电电阻R1和充电电容器C3的时间常数，使灯丝充分预热，充电电容C3上的电压达到开关元件控制极上的双向触发二极管D1的触发电压时，开关元件导通，将灯丝变压器B的初级绕组n1旁路，开关元件导通后，谐振电感L1和谐振电容C1在一个高于预热期间的谐振频率下谐振，谐振电容C1上的高压使灯管触发启动，并进入正常工作电压和灯管电流的正常工作状态。开关元件在触发后将维持导通，灯丝变压器B的初级绕组n1保持被旁路，在灯管点燃后的正常工作期间，灯丝变压器不再向灯管提供灯丝功率，而由正常工作的灯管电流维持其阴极的电子发射。

所述的充电电阻R1和充电电容C3的时间常数控制灯丝预热时间。

本实用新型的优越功效在于：

1)在灯丝预热期间，开关元件截止，谐振电感L1和灯丝变压器初级绕组电感与谐振电容C1构成谐振电路，灯丝变压器B在该谐振频率上由次级绕组n2和n3向所述荧光灯的灯丝提供预热功率，灯管两端的电压是相位差180度的灯丝变压器B初级绕组n1上的电压与谐振电容C1上的电压相加，低于正常工作的灯管电压，不会产生辉光电流，确保灯管有数万次以上的开关寿命；

2)在正常工作时不再提供灯丝电流，有效降低了灯丝功率，提高了能效；以驱动一个40瓦的荧光灯为例，按每个灯丝1瓦功率计算，正常工作时切断灯丝功率可以为镇流器减少约5％的功率损耗。

附图说明

图1为基本的串联谐振的电子镇流器灯管连接电路图；

图2为现有的串联谐振电子镇流器的灯丝预热电路图；

图3为本实用新型的电路图；

图4为本实用新型的另一具体实施例的电路图；

图5为本实用新型的第三个具体实施例的电路图；

图中标号说明

1—逆变驱动器；

2—开关电路；

201—双向可控硅；               202—单向可控硅；

203—桥堆；

3—灯管。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型提供了一种串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，镇流器逆变驱动器1输出端O连接串联谐振回路L1、C1，在L1、C1之间串接一灯丝变压器B，灯丝变压器B的次级绕组分别与灯管3的灯丝引脚相连接，灯丝变压器B初级线圈n1并联一开关电路2，灯管3并联在灯丝变压器B初级线圈n1串联的谐振电容C1之间，并通过隔直电容C2接地。

所述的灯丝变压器B初级线圈n1并联一开关电路2，是在灯丝变压器B初级线圈n1二端并联一开关元件，该开关元件二端再并联有一整流二极管D2、限流电阻R1和充电电容C3，该开关元件的触发极G通过限流电阻R2、双向触发二极管D1、充电电容C3接在灯丝变压器B初级线圈n1的2脚。

所述的开关元件是一双向可控硅201，双向可控硅201的第二阳极A2和第一阳极A1并联在灯丝变压器B的初级绕组n1的1脚和2脚上。

所述的开关元件是一单向可控硅202，单向可控硅202连接在由四个二极管构成的电桥203的对角线之间，该电桥203并接在灯丝变压器B初级线圈n1的二端。

如图3所示，镇流器逆变驱动器1的输出端O经谐振电感L1与灯管3的一端和灯丝变压器B的初级绕组n1的1脚连接，灯丝变压器B的初级绕组n1与谐振电容C1串联后并联在灯管3的两端，双向可控硅201的第一阳极A1、第二阳极A2的两端并联在灯丝变压器B的初级绕组n1的1脚和2脚上，灯丝变压器B的初级绕组n1的1脚还与整流二极管D2的正极连接，整流二极管D2的阴极与充电电阻R1连接；双向可控硅201的控制极G经限流电阻R2、双向触发二极管D1与充电电容C3和充电电阻R1的公共接点连接，灯丝变压器B的初级绕组n1的2脚与谐振电容C1的公共接点与充电电容C3、双向可控硅201的第一阳极A1连接；荧光灯的两个灯丝电极分别接在灯丝变压器B的次级绕组n2的3脚和4脚，以及次级绕组n3的5脚和6脚上；镇流器逆变驱动器1的接地端与灯管3之间经隔直耦合电容C2接地；

镇流器接通电源，逆变驱动器1开始工作，灯管3点燃之前的灯丝预热阶段，双向可控硅201截止，逆变驱动器1输出端O经谐振电感L1，灯丝变压器B的初级绕组n1，谐振电容器C1，隔直流耦合电容器C2返回逆变驱动器1的接地端GND。灯丝变压器B在该谐振频率上由次级绕组n2和n3向荧光灯的灯丝提供预热功率；同时，灯管3两端的电压是相位差180度的灯丝变压器B初级绕组n1上的电压与谐振电容C1上的电压相加，低于正常工作的灯管电压，不会产生辉光电流；灯丝变压器B初级绕组n1两端的电压，经整流二极管D2、充电电阻R1向充电电容器C3的充电，控制充电电阻R1和充电电容C3的时间常数，在灯丝充分预热时，充电电容C3上的电压到达接在双向可控硅201控制极G上的双向触发二极管D1的触发电压，双向可控硅201导通，将灯丝变压器B的初级绕组n1旁路。双向可控硅201导通后，谐振电感L1和谐振电容C1在一个高于预热期间的谐振频率下谐振，谐振电容C1上的高压使灯管3点燃启动，并进入正常工作电压和灯管电流的正常工作状态。双向可控硅201在触发后将维持导通，灯丝变压器B的初级绕组n1保持被旁路，在灯管3点燃后的正常工作期间，灯丝变压器B不再向灯管提供灯丝功率，由正常工作的灯管电流维持其阴极的电子发射。

如图4所示，单向可控硅202连接在由四个二极管构成的电桥203的对角线之间，该电桥203并接在灯丝变压器B初级线圈n1的二端，单向可控硅202触发后，无论在灯丝变压器B的初级绕组上电压的正半周或负半周都保持导通。

如图5所示，所述灯管3由二根以上串联，与其相适应，灯丝变压器B次级有相应的至少二个以上绕组与灯管灯丝引脚相连接。

Claims (5)

1、一种串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，其特征在于：

镇流器逆变驱动器输出端连接串联谐振回路L1、C1，在L1、C1之间串接一灯丝变压器，灯丝变压器的次级绕组分别与灯管的灯丝引脚相连接，灯丝变压器初级线圈并联一开关电路，至少一根灯管并联在灯丝变压器初级线圈串联的谐振电容C1之间，并通过隔直电容C2接地。

2、按权利要求1所述的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，其特征在于：

所述的灯丝变压器初级线圈并联一开关电路，该开关电路的开关元件二端再并联有一整流二极管D2、限流电阻R1和充电电容C3，该开关元件的触发极G通过限流电阻R2、双向触发二极管D1、充电电容C3接在灯丝变压器初级线圈的一端。

3、按权利要求2所述的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，其特征在于：

所述的开关元件是一双向可控硅，双向可控硅的第二阳极A2和第一阳极A1并联在灯丝变压器初级线圈的二端。

4、按权利要求2所述的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，其特征在于：

所述的开关元件是一单向可控硅，单向可控硅连接在由四个二极管构成的电桥的对角线之间，该电桥并接在灯丝变压器初级线圈的二端。

5、按权利要求1所述的串联谐振电子镇流器灯丝预热控制电路，其特征在于：

所述灯管由二根以上串联，与其相适应，灯丝变压器次级有相应的至少二个以上绕组与灯管灯丝引脚相连接。

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