CN201383896Y

CN201383896Y - 一种荧光灯电子镇流器

Info

Publication number: CN201383896Y
Application number: CN200920032506U
Authority: CN
Inventors: 史永胜; 史耀华; 张普雷
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2019-04-08

Abstract

本实用新型涉及一种荧光灯电子镇流器，包括EMI整流滤波电路和无源PFC电路，还包括IC高频逆变电路和灯管启动电路，所述整流滤波电路的输出端与无源PFC电路的输入端连接，所述无源PFC电路的输出端与逆变电路的输入端连接，所述逆变电路的输出端与灯管启动电路连接；所述灯管启动电路与灯管连接；所述逆变电路和灯管启动电路均以IR2157芯片为控制核心。本实用新型以简单的电路实现了可靠性高、寿命长的电子镇流器，并且其成本不高，便于普遍推广。

Description

一种荧光灯电子镇流器

技术领域

本实用新型属于荧光灯镇流器设计领域，涉及一种荧光灯镇流器，尤其是一种荧光灯电子镇流器。

背景技术

自1938年荧光灯问世以来，人们一直采用电感镇流器与启辉器来使荧光灯工作，这种镇流器存在许多缺点：重量大、体积大、自身损耗大及工作时发出噪声，频闪，长期在这种环境下工作会损伤人的视力。

电子镇流器的问世很好的解决了上述问题，它将低频交流电整流为直流电，再经过逆变器变换为较高频率的交流电，由高频交流电来驱动灯管。目前市场上现有的电子镇流器几乎都是采用磁环变压器的自激式半桥逆变电路，虽然这种电子镇流器相对传统电感镇流器有很多的优点，但还是存在以下几点缺点：

1)不能自启动，振荡反馈回路复杂；

2)晶体管由磁环电压器驱动，驱动电压波形不理想，可靠性低；

3)电路中磁性元件的选取困难；

4)寿命短、可靠性差。

由于以上存在的缺点，致使电子镇流器的推广和应用受到了一定的限制，因此，开发高可靠性长寿命的电子镇流器是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种长寿命高可靠性的荧光灯电子镇流器，通过EMI整流滤波、无源PFC电路、IC高频逆变电路使该电子镇流器谐波含量达到“L”级低畸变要求，电路增加了双重工作状态异常保护电路、灯丝预热电路，保护了驱动电路，从而提高了电路的可靠性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种荧光灯电子镇流器，包括EMI整流滤波电路和无源PFC电路，还包括IC高频逆变电路和灯管启动电路，所述EMI整流滤波电路的输出端与无源PFC电路的输入端连接，所述无源PFC电路的输出端与IC高频逆变电路的输入端连接，所述IC高频逆变电路的输出端与灯管启动电路连接；所述灯管启动电路与灯管连接；所述逆变电路和灯管启动电路均以IR2157芯片为控制核心。

上述EMI滤波整流电路包括保险电阻、压敏电阻、共模抑制电感、第一至第四电容、第一电感、整流桥；所述保险电阻和第一电感分别串联在电路上，所述压敏保护电阻、第一电容、共模抑制电感、第二电容分别依次并联于保险电阻之后；所述第三电容并联于第一电感之后；所述整流桥的输入端与第三电容的两端连接，所述整流桥的输出端连接有第四电容和第一二极管的串联电路。

上述无源PFC电路为复和泵式，其由第一辅助电源和第二辅助电源组成，所述第一辅助电源包括第六至九二极管、第十八电容和第十九电容；所述第二辅助电源包括第一二极管和第十七电容。

上述第七二极管与第八二极管相串联且第七二极管的正极与第十七电容的负极端连接；第九二极管与第十八电容串联且所述第十八电容的正极端还与第一二极管的负极连接；所述第六二极管与所述第十九电容串联且所述第六二极管的负极与第一二极管的负极连接；所述第十九电容的负极端和第九二极管的正极均与所述整流桥输出端的负极连接。

上述灯管还并联有异常状态保护电路，所述异常状态保护电路由第十四电容与PTC热敏电阻串联组成。

本实用新型的功率因数校正电路采用复合泵式电路，这种电路能在较低成本的前提下开发出性能达到“L”级低谐波畸变要求、CF小于1.7的高性能PFC电路。逆变驱动电路主要由IR2157集成电路完成，其不但具有灯管预热功能，并且可以设定预热时间及驱动频率，以扫频方式接近谐振电路的串联谐振频率并启辉点亮灯管。而且其有丰富的保护功能，如灯管启动失效、灯丝断、欠压、电路过热保护等。本实用新型还将一只电子镇流器专用PTC热敏电阻与启动电容相串联作为灯管异常状态的第二重保护，当灯管出现故障时，该热敏电阻会在数秒内工作，迫使LC串联谐振电路停振，为镇流器电路提供二次保护。综上所述，本实用新型以简单的电路实现了可靠性高、寿命长的电子镇流器，并且其成本不高，便于普遍推广。

附图说明

图1为本实用新型的功能框图；

图2为本实用新型电路图；

其中：101为EMI整流滤波电路；102为无源PFC电路；103为灯管；104为IR2157芯片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型的荧光灯电子镇流器，包括EMI整流滤波电路101、无源PFC电路102、IC高频逆变电路、灯管启动电路和灯管异常状态保护电路，所述EMI整流滤波电路101的输出端与无源PFC电路102的输入端连接，所述无源PFC电路102的输出端与IC高频逆变电路的输入端连接，所述IC高频逆变电路的输出端与灯管启动电路连接；所述灯管启动电路与灯管103连接；所述灯管还并联有灯管异常状态保护电路。所述逆变电路和灯管启动电路均以IR2157芯片104为控制核心。

以下对本实用新型各电路的组成和连接关系进行详细介绍：

参见图2，所述EMI滤波整流电路101包括保险电阻FUSE、压敏保护电阻Rv、共模抑制电感T1、第一至第四电容C1-C4、第一电感L1、整流桥D10；所述保险电阻FUSE和第一电感L1分别串联在电路上，所述压敏保护电阻Rv、第一电容C1、共模抑制电感T1、第二电容C2分别依次并联于保险电阻FUSE之后；所述第三电容C3并联于第一电感L1之后；所述整流桥D10的正极与第三电容C3的两端连接，所述整流桥D10的负极连接有第四电容C4和第一二极管D1的串联电路(即第一二极管D1与第四电容C4串联后连接于整流电路101的输出端)。

以下将整流桥D10输出端的正极称为A端，负极称为B端：

整流电路101输出端的正极(即A端)与第十七电容C17的正极连接，第一电阻R1与第二电阻R2串联后连接于A端与B端之间；

IR2157的各管脚连接关系如下：

1管脚通过第五电容C5与B端连接；

2管脚通过第六电容C6与B端连接；

3管脚通过第三电阻R3和第7电容C7与B端连接，3管脚还通过第三电阻R3与4管脚连接；

4管脚通过第四电阻R4与B端连接；

5管脚通过第六电阻R6、第5电阻R5和第十六电容C16与B端连接，5管脚还通过第六电阻R6与4管脚连接；

6管脚通过第八电容C8与B端连接；

7管脚通过第七电阻R7与6管脚连接；

8管脚通过第九电容C9与B端连接，8管脚还通过第十五电阻R5与灯管3连接；

9管脚通过第十二电阻R12和第十三电阻R13与B端连接，9管脚还通过第十二电阻R12与第二MOS管Q2的源极连接；

10管脚通过第十一电阻R11与第二MOS管Q2的栅极连接；

11管脚不仅直接与B端连接，还通过第十二电容C12与12管脚连接；

12管脚不仅与第三二极管D3的正极连接，还与第四二极管D4的负极连接，并且12管脚通过第十电阻R10与整流电路101输出端的A端连接；

13管脚置空；

14管脚不仅通过第十电容C10与15管脚连接，还与第三二极管D3的负极连接；

15管脚与第一MOS管Q1的源极连接，15管脚通过第二二极管D2与第一二极管D1的负极连接，其中第二二极管D2的正极直接与15管脚连接；

16管脚通过第八电阻R8与第一MOS管Q1的栅极连接；第一MOS管Q1的漏极与第一二极管D1的负极连接；第一MOS管Q1的源极还与第二MOS管Q2的漏极连接；

灯管103的la4端通过第二电感L2与第二二极管D2的正极连接；灯管103的la2端和la3端还串接有第十四电容C14和电子镇流器专用PTC热敏电阻；灯管103的la1端通过第十四电阻R14与第一二极管D1的负极连接；

第四二极管D4的正极与第五二极管D5的负极连接，第五二极管D5的正极与B端连接，第五二极管D5的负极还通过第十一电容C11和第九电阻R9与15管脚连接；

第十三电容C13的两端分别与灯管103的la1端和第一二极管D1的负极连接；

第十五电容C15的两端分别与灯管103的la1端和B端连接；

第七二极管D7的正极分别与灯管103的la1端和第十七电容C17的负极端连接，第七二极管D7的负极与第六二极管D6的正极连接；

第六二极管D6的负极与第一二极管D1的负极连接，第六二极管D6的正极与第十九电容C19的正极连接；

第十九电容C19的负极与B端连接；

第九二极管D9的正极与B端连接，第九二极管D9的负极分别与第八二极管D8的正极和第十八电容C18的负极连接；

第八二极管D8的负极与灯管103的la1端连接；

第十八电容C18的正极与第一二极管D1的负极连接。

本实用新型各电路的功能如下：

保险电阻FUSE为了防止输入电流过大损坏主体电路；压敏电阻Rv起过电压保护的作用。由第一电容C1、第二电容C2、共模抑制电感T1、第一电感L1、第三电容C3组成EMI滤波电路，滤除输入电流电压噪声干扰；由四个二极管组成的整流桥D10、第四电容C4实现滤波，为后续电路提供直流电压。

无源PFC电路，由第一辅助电源(双泵电路)和第二辅助电源(高频泵电路)，二者各取优点构成高性能无源功率因数校正电路。

IC高频逆变电路为专用IC逆变驱动电路，其中IR2157的2-7管脚及所连容阻器件完成启动、预热、启辉、运行模式的频率设定；在启动模式下，振荡频率由第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5与第十六电容C16支路的并联值、以及第七电阻R7、第八电容C8决定；预热时间t由预热电容-第六电容C6值、内部1uA的电流源、以及2管脚内部比较器的阈值(4.0V)来决定，因为：

\frac{1}{C_{6}} {&Integral;}_{0}^{t} 1 \times 10^{- 6} dt = \frac{1}{C_{6}} \times 10^{- 6} \times t = 4 (V)

得：t＝4×10⁶C₆；

IR2157的11-15管脚及所接元件第十至十二电容C10-C12、第九电阻R9、第十电阻R10、第三至五二极管D3-D5组成集成电路的低压电源-自举电源；IR2157的10、16管脚及所接元件第八电阻R8、第十一电阻R11。第十三电阻R13、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第二二极管D2、第五二极管D5组成半桥驱动方波输出电路。

所述灯管启动及异常保护电路包括IR2157、灯管103、第二电感L2、第五电容C5、第十四电容C14、第九电容C9、第一电阻R1、第二电阻R2、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十五电阻R15、PTC热敏电阻；其中第二电感L2、第十四电容C14组成LC串联谐振回路启动灯管103；IR2157的1管脚用于监控直流总线电压，8管脚用于检测灯管103有无，9管脚用于检测半桥电流，有故障时故障锁存器置1；PTC热敏电阻采用KT120-H型，在规定时间内启动，第十四电容C14两端产生高压启动灯管，当灯管出现故障时，PTC热敏电阻的电阻会在数秒内工作，迫使LC串联谐振电路停振，从而切断高压，保护驱动电路。

本实用新型的整流滤波电路101主要通过EMI滤波电路滤除高频干扰、桥式整流后为后续电路提供较平滑的直流电压。无源PFC电路102(功率因数校正电路)采用复合泵式电路，该电路由双向自供辅助电源式PFC电路(双泵电路)和高频泵电路组合而成，双泵电路和高频泵电路都能使输入输出参数同时满足IEC929和GB/T15144-94标准的有关要求，但是它们各有缺点，所以本实用新型将双泵和高频泵电路的优点结合起来，避开各自缺点，在较低成本的前提下开发出性能达到“L”级低谐波畸变要求、CF小于1.7的高性能PFC电路。IC高频逆变电路主要由IR公司推出的IR2157集成电路完成，IR2157是一种全集成化的高压(600V)镇流器控制器集成电路，能够驱动所有类型的快速启动的荧光灯管，它具有以下特点：①具有灯管预热功能，并且可以设定预热时间及驱动频率，以扫频方式接近谐振电路的串联谐振频率并启辉点亮灯管。②具有丰富的保护功能，如灯管启动失效、灯丝断、欠压、电路过热保护等。在灯管启动电路中，将一只热敏电阻PTC与启动电容相串联作为灯管异常状态第二重保护，当灯管出现故障时，该热敏电阻会在数秒内工作，迫使LC串联谐振电路停振，为镇流器电路提供二次保护。

Claims

1.一种荧光灯电子镇流器，包括EMI整流滤波电路(101)和无源PFC电路(102)，其特征在于，还包括IC高频逆变电路和灯管启动电路，所述EMI整流滤波电路(101)的输出端与无源PFC电路(102)的输入端连接，所述无源PFC电路(102)的输出端与IC高频逆变电路的输入端连接，所述IC高频逆变电路的输出端与灯管启动电路连接；所述灯管启动电路与灯管(103)连接；所述IC高频逆变电路和灯管启动电路均以IR2157芯片(104)为控制核心。

2.根据权利要求1所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述EMI滤波整流电路包括保险电阻(FUSE)、压敏电阻(Rv)、共模抑制电感(T1)、第一至第四电容(C1-C4)、第一电感(L1)、整流桥(D10)；所述保险电阻(FUSE)和第一电感(L1)分别串联在电路上，所述压敏保护电阻(Rv)、第一电容(C1)、共模抑制电感(T1)、第二电容(C2)分别依次并联于保险电阻(FUSE)之后；所述第三电容(C3)并联于第一电感(L1)之后；所述整流桥(D10)的输入端与第三电容(C3)的两端连接，所述整流桥(D10)的输出端连接有第四电容(C4)和第一二极管(D1)的串联电路。

3.根据权利要求1所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述无源PFC电路(102)为复和泵式，其由第一辅助电源和第二辅助电源组成，所述第一辅助电源包括第六至九二极管(D6-D9)、第十八电容(C1g)和第十九电容(C19)；所述第二辅助电源包括第一二极管(D1)和第十七电容(C17)。

4.根据权利要求3所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述第七二极管(D7)与第八二极管(D8)相串联且第七二极管(D7)的正极与第十七电容(C17)的负极端连接；第九二极管(D9)与第十八电容(C18)串联且所述第十八电容(C18)的正极端还与第一二极管(D1)的负极连接；所述第六二极管(D6)与所述第十九电容(C19)串联且所述第六二极管(D6)的负极与第一二极管(D1)的负极连接；所述第十九电容(C19)的负极端和第九二极管(D9)的正极均与所述整流桥(D10)输出端的负极连接。

5.根据权利要求1所述的荧光灯电子镇流器，其特征在于，所述灯管(103)还并联有异常状态保护电路，所述异常状态保护电路由第十四电容(C14)与PTC热敏电阻(PTC)串联组成。