CN201690666U - 一种电磁节能无极灯用镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁节能无极灯用镇流器，包括电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校正PFC单元与半桥驱动单元，所述交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：所述交流电源的第1连接端、通过保险管F1与功率因数校正PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校正PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地。本实用新型所述电磁节能无极灯用镇流器，可以克服现有技术中能耗大、功率因数低与成本高等缺陷，以实现能耗低、功率因数高、成本低、安全性好、可靠性高与实用性强的优点。

Description

一种电磁节能无极灯用镇流器

技术领域

本实用新型涉及灯具与灯具配件，具体地，涉及一种电磁节能无极灯用镇流器。

背景技术

近年来，随着科学技术的飞速发展与人们生活水平的不断提高，生产用电与生活用电大量增加；与此同时，我国的电力供需矛盾日益紧张，各种能耗急剧上升；鉴于此，节能已成为我国现阶段面临的重大问题，是国内外经济发展和社会发展的一项长远战略方针。

目前，我国城市道路照明用电也在大幅度增加，其中，白炽灯、金卤灯与高压钠灯等，一直沿用电感镇流器，存在能耗大、功率因数低与投入成本高等缺陷；而这些缺陷不利于改善上述科学技术发展的社会资源和电力供需进展的现状，因为：能耗大就意味着将要消耗大量的燃煤等能源，并且，燃煤等燃烧时，还会排放大量的有害气体，严重污染大气和环境。

因此，必须采取相应的节能措施，解决现有技术中电感镇流器的能耗大、功率因数低与成本高的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种电磁节能无极灯用镇流器，以实现能耗低、功率因数高、成本低、安全性好、可靠性高与实用性强的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电磁节能无极灯用镇流器，包括电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校正PFC单元与半桥驱动单元，所述交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：所述交流电源的第1连接端、通过保险管F1与功率因数校正PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地。

进一步地，所述PFC单元包括第1至5电容C1-C5、第1谐振电感L0、第二谐振电感L1、由第1至4二极管D1-D4构成的整流桥、第5二极管D5、第6二极管D6、电解电容C6、第7至8电容C7-C8、第1稳压二极管DZ8、第1功率场效应晶体管Q1、以及第1至10电阻R1-R10；其中：所述第1电容的第1连接端，与保险管F1远离交流电源的一端电连接，同时与第1谐振电感L0中第1线圈的第1连接端电连接；第2连接端，与交流电源的第2连接端电连接，同时与第1谐振电感L0中第2线圈的第1连接端电连接；所述第3电容的第1连接端，与交流电源的第3连接端电连接；第2连接端接信号地；所述第1谐振电感L0中第1线圈的第2连接端，与第5电容的第1连接端、整流桥中第1二极管D1的阳极、以及整流桥中第2二极管D2的阴极电连接；第2线圈的第2连接端，与第4电容的第1连接端、整流桥中第3二极管D3的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阴极电连接；所述第5电容的第2连接端，与整流桥中第1二极管的阴极、整流桥中第3二极管的阴极、第5二极管D5的阳极、第2谐振电感中第1线圈的第1连接端、以及第1电阻的第1连接端电连接，并通过第2电容接信号地；所述第4电容的第2连接端接信号地，与整流桥中第2二极管D2的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阳极电连接；所述第2谐振电感L1中第1线圈的第2连接端，与第6二极管的阳极、以及第1功率场效应晶体管Q1的漏极电连接；所述第6二极管的阴极与电解电容C6的正极电连接，并经第5电阻R5、第6电阻R6与第10电阻R10接信号地；所述电解电容C6的负极接信号地；所述第7电容C7的第1连接端、与第6电阻R6及第10电阻R10的公共端电连接，第2连接端接信号地；所述第2谐振电感L1中第2线圈的第1连接端接信号地，第2连接端与第4电阻R4电连接；所述第1功率场效应晶体管Q1的栅极，与第7电阻R7电连接；源极分别经第8电阻R8与第9电阻R9后，接信号地；所述第1电阻R1、第2电阻R2与第3电阻R3，顺序电连接在第2谐振电感L1中第1线圈的第1连接端、与第1稳压二极管DZ1的阴极之间；所述第1稳压二极管DZ1的阳极接信号地；所述第8电容并联在第1稳压二极管DZ1的两端。

进一步地，所述半桥驱动单元包括逆变半桥芯片、第11至28电阻R11-R28、第2至3功率场效应晶体管Q2-Q3、第9至25电容C9-C25、第7至8二极管D7-D8、第3至4谐振电感T1-T2、第2稳压二极管DZ2、第1至3电感L21-L23、第4至6电感L31-L33、以及第1至4无极灯座，其中：所述逆变半桥芯片的PFCZCD端，与第4电阻远离第2谐振电感L 1的一端电连接；PFCGD端，与第7电阻远离第1功率场效应晶体管Q1的一端电连接；PFCVS端，经第7电容接信号地；PFCCS端，与第8电阻及第1功率场效应晶体管Q1的公共端电连接；GND端接信号地，VCC端与第8电容远离信号地的一端电连接；RF RU N端经第11电阻R11接信号地，RF PH端经第12电阻R12接信号地，RT PH端经第13电阻R13接信号地；RES端，与第2稳压二极管DZ2的阴极、第27电阻的第1连接端、以及第28电阻的第1连接端电连接，第2稳压二极管DZ2的阳极接信号地；LSCS端，与第3功率场效应晶体管Q3的源极电连接，同时经第14电阻R14接信号地，还经第15电阻R15接信号地；LSGD端，经第18电阻R18，与第3功率场效应晶体管Q3的栅极电连接，第3功率场效应晶体管Q3的漏极与第2功率场效应晶体管Q2的源极电连接；HSGND端，与第10电容的第1连接端、以及第2功率场效应晶体管Q2与第3功率场效应晶体管Q3的公共端电连接，同时与第12电容C12的第1连接端、以及第13电容C13及第14电容C14的公共端电连接；HSVCC端，与第10电容的第2连接端电连接，同时经第19电阻接VCC端，第9电容电连接在VCC端与信号地之间；HSGD端，经第17电阻R17、与第2功率场效应晶体管Q2的栅极电连接，第2功率场效应晶体管Q2的漏极，与第6二极管的阴极电连接，同时经第1电容C11接信号地；LVS1端，依次经第20至22电阻R20-R22，与第16电容C16的第2连接端、以及第1无极灯座的第2连接端电连接；LVS2端，依次经第24至26电阻R24-R26，与第21电容的第2连接端、以及第3无极灯座的第2连接端电连接；所述第12电容的第2连接端，与第7二极管D7的阳极、以及第8二极管D8的阴极电连接，第7二极管D7的阴极与逆变半桥芯片的VCC端电连接，第8二极管D8的阳极接信号地；所述第13至15电容C13-C15依次串接，第13电容C13远离第14电容C14的一端、与第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端、以及第23电阻R23的第1连接端电连接，第23电阻R23的第2连接端、经第16电阻R16后，与第2电阻R2及第3电阻R3的公共端电连接；所述第15电容C15远离第14电容C14的一端接信号地，第14电容C14与第15电容C15的公共端，与第2稳压二极管DZ2的阴极电连接；所述第16电容C16的第1连接端，经第1电感L21、第3谐振电感T1中第2线圈、以及第17电容C17后，接信号地；第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端，与第2线圈的第2连接端、第18电容C18的第1连接端、以及第1无极灯座的第1连接端电连接；第3谐振电感T1中的第3线圈的第1连接端，依次经第2电感L22与第19电容C19后，与第1无极灯座的第3连接端、以及第2无极灯座的第1连接端电连接；第3谐振电感T1中第3线圈的第2连接端，与第18电容C18的第2连接端、第1无极灯座的第4连接端、以及第2无极灯座的第2连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第1连接端，与第28电阻R28的第2连接端、以及第2无极灯座的第4连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第2连接端，依次经第3电感L23与第20电容C20后，与第2无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地；所述第4谐振电感T2中第1线圈的第1连接端，与第13电容C13远离第14电容C14的一端电连接；第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端，与第2线圈的第2连接端、第22电容C22的第1连接端、第23电容C23的第1连接端、以及第3无极灯座的第1连接端电连接；所述第4谐振电感T2中第2线圈的第1连接端，经第4电感L31后，与第21电容C21的第1连接端电连接，第21电容C21的第2连接端与第3无极灯座的第2连接端电连接；第4谐振电感T2中第2线圈的第2连接端，与第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端电连接，第22电容C22的第2连接端接信号地；所述第4谐振电感T2中第3线圈的第1连接端，经第5电感L32与第24电容C24后，与第3无极灯座的第3连接端、以及第4无极灯座的第1连接端电连接；第4谐振电感T2中第3线圈的第2连接端，与第23电容C23的第2连接端、第3无极灯座的第4连接端、以及第4无极灯座的第2连接端电连接；所述第4谐振电感T2中第4线圈的第1连接端，与第29电阻R29的第2连接端、以及第4无极灯座的第4连接端电连接；第4谐振电感T2中第4线圈的第2连接端，经第6电感L33与第25电容C25后，与第4无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地。

进一步地，逆变半桥芯片的型号为ICB1FL02G。

本实用新型各实施例的电磁节能无极灯用镇流器，由于包括电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校PFC单元与半桥驱动单元，交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：交流电源的第1连接端、通过保险管F1与功率因数校PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校正PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地；可以克服现有镇流器的功耗大、功率因数低、投资大等缺点，具有电路设计合理，智能化程度高，节电效果安全可靠，功能齐全、自身功耗小、工作稳定，照价低、实用性强的镇流器他不但功率因数高、设备投资小等诸多优点外，还可实现一只镇流器带动多只灯的功能不但节约电能，还节约材料，经济效益非常客观；从而可以克服现有技术中能耗大、功率因数低与成本高的缺陷，以实现能耗低、功率因数高、成本低、安全性好、可靠性高与实用性强的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型电磁节能无极灯用镇流器的电路原理示意图；

图2为根据本实用新型电磁节能无极灯用镇流器从启动到正常工作的工作过程示意图；

图3为根据本实用新型电磁节能无极灯用镇流器工作时灯电流随灯电阻的变化和匝比N变化的曲线示意图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-第一无极灯座；2-第二无极灯座；3-第三无极灯座；4-第四无极灯座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，提供了一种电磁节能无极灯用镇流器。如图1-图3所示，本实施例包括：电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校正PFC单元与半桥驱动单元，交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：交流电源的第1连接端、通过保险管F1与功率因数校正PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校正PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地。

进一步地，在上述实施例中，PFC单元包括第1至5电容C1-C5、第1谐振电感L0、第二谐振电感L1、由第1至4二极管D1-D4构成的整流桥、第5二极管D5、第6二极管D6、电解电容C6、第7至8电容C7-C8、第1稳压二极管DZ8、第1功率场效应晶体管Q1、以及第1至10电阻R1-R10。

其中，第1电容的第1连接端，与保险管F1远离交流电源的一端电连接，同时与第1谐振电感L0中第1线圈的第1连接端电连接；第2连接端，与交流电源的第2连接端电连接，同时与第1谐振电感L0中第2线圈的第1连接端电连接；第3电容的第1连接端，与交流电源的第3连接端电连接；第2连接端接信号地；第1谐振电感L0中第1线圈的第2连接端，与第5电容的第1连接端、整流桥中第1二极管D1的阳极、以及整流桥中第2二极管D2的阴极电连接；第2线圈的第2连接端，与第4电容的第1连接端、整流桥中第3二极管D3的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阴极电连接；第5电容的第2连接端，与整流桥中第1二极管的阴极、整流桥中第3二极管的阴极、第5二极管D5的阳极、第2谐振电感中第1线圈的第1连接端、以及第1电阻的第1连接端电连接，并通过第2电容接信号地；第4电容的第2连接端接信号地，与整流桥中第2二极管D2的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阳极电连接。

第2谐振电感L1中第1线圈的第2连接端，与第6二极管的阳极、以及第1功率场效应晶体管Q1的漏极电连接；第6二极管的阴极与电解电容C6的正极电连接，并经第5电阻R5、第6电阻R6与第10电阻R10接信号地；电解电容C6的负极接信号地；第7电容C7的第1连接端、与第6电阻R6及第10电阻R10的公共端电连接，第2连接端接信号地；第2谐振电感L1中第2线圈的第1连接端接信号地，第2连接端与第4电阻R4电连接；第1功率场效应晶体管Q1的栅极，与第7电阻R7电连接；源极分别经第8电阻R8与第9电阻R9后，接信号地；第1电阻R1、第2电阻R2与第3电阻R3，顺序电连接在第2谐振电感L1中第1线圈的第1连接端、与第1稳压二极管DZ1的阴极之间；第1稳压二极管DZ1的阳极接信号地；第8电容并联在第1稳压二极管DZ1的两端。

进一步地，在上述实施例中，半桥驱动单元包括逆变半桥芯片、第11至28电阻R11-R28、第2至3功率场效应晶体管Q2-Q3、第9至25电容C9-C25、第7至8二极管D7-D8、第3至4谐振电感T1-T2、第2稳压二极管DZ2、第1至3电感L21-L23、第4至6电感L31-L33、以及第1至4无极灯座。这里，逆变半桥芯片的型号为ICB1FL02G。

其中，逆变半桥芯片的PFCZCD端，与第4电阻远离第2谐振电感L1的一端电连接；PFCGD端，与第7电阻远离第1功率场效应晶体管Q1的一端电连接；PFCVS端，经第7电容接信号地；PFCCS端，与第8电阻及第1功率场效应晶体管Q1的公共端电连接；GND端接信号地，VCC端与第8电容远离信号地的一端电连接；RF RU N端经第11电阻R11接信号地，RF PH端经第12电阻R12接信号地，RT PH端经第13电阻R13接信号地；RES端，与第2稳压二极管DZ2的阴极、第27电阻的第1连接端、以及第28电阻的第1连接端电连接，第2稳压二极管DZ2的阳极接信号地；LSCS端，与第3功率场效应晶体管Q3的源极电连接，同时经第14电阻R14接信号地，还经第15电阻R15接信号地；LSGD端，经第18电阻R18，与第3功率场效应晶体管Q3的栅极电连接，第3功率场效应晶体管Q3的漏极与第2功率场效应晶体管Q2的源极电连接；HSGND端，与第10电容的第1连接端、以及第2功率场效应晶体管Q2与第3功率场效应晶体管Q3的公共端电连接，同时与第12电容C12的第1连接端、以及第13电容C13及第14电容C14的公共端电连接；HSVCC端，与第10电容的第2连接端电连接，同时经第19电阻接VCC端，第9电容电连接在VCC端与信号地之间；HSGD端，经第17电阻R17、与第2功率场效应晶体管Q2的栅极电连接，第2功率场效应晶体管Q2的漏极，与第6二极管的阴极电连接，同时经第1电容C11接信号地；LVS1端，依次经第20至22电阻R20-R22，与第16电容C16的第2连接端、以及第1无极灯座的第2连接端电连接；LVS2端，依次经第24至26电阻R24-R26，与第21电容的第2连接端、以及第3无极灯座的第2连接端电连接；第12电容的第2连接端，与第7二极管D7的阳极、以及第8二极管D8的阴极电连接，第7二极管D7的阴极与逆变半桥芯片的VCC端电连接，第8二极管D8的阳极接信号地；第13至15电容C13-C15依次串接，第13电容C13远离第14电容C14的一端、与第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端、以及第23电阻R23的第1连接端电连接，第23电阻R23的第2连接端、经第16电阻R16后，与第2电阻R2及第3电阻R3的公共端电连接；第15电容C15远离第14电容C14的一端接信号地，第14电容C14与第15电容C15的公共端，与第2稳压二极管DZ2的阴极电连接；第16电容C16的第1连接端，经第1电感L21、第3谐振电感T1中第2线圈、以及第17电容C17后，接信号地；第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端，与第2线圈的第2连接端、第18电容C18的第1连接端、以及第1无极灯座的第1连接端电连接；第3谐振电感T1中的第3线圈的第1连接端，依次经第2电感L22与第19电容C19后，与第1无极灯座的第3连接端、以及第2无极灯座的第1连接端电连接。

第3谐振电感T1中第3线圈的第2连接端，与第18电容C18的第2连接端、第1无极灯座的第4连接端、以及第2无极灯座的第2连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第1连接端，与第28电阻R28的第2连接端、以及第2无极灯座的第4连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第2连接端，依次经第3电感L23与第20电容C20后，与第2无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地。

第4谐振电感T2中第1线圈的第1连接端，与第13电容C13远离第14电容C14的一端电连接；第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端，与第2线圈的第2连接端、第22电容C22的第1连接端、第23电容C23的第1连接端、以及第3无极灯座的第1连接端电连接；第4谐振电感T2中第2线圈的第1连接端，经第4电感L31后，与第21电容C21的第1连接端电连接，第21电容C21的第2连接端与第3无极灯座的第2连接端电连接；第4谐振电感T2中第2线圈的第2连接端，与第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端电连接，第22电容C22的第2连接端接信号地；第4谐振电感T2中第3线圈的第1连接端，经第5电感L32与第24电容C24后，与第3无极灯座的第3连接端、以及第4无极灯座的第1连接端电连接；第4谐振电感T2中第3线圈的第2连接端，与第23电容C23的第2连接端、第3无极灯座的第4连接端、以及第4无极灯座的第2连接端电连接；第4谐振电感T2中第4线圈的第1连接端，与第29电阻R29的第2连接端、以及第4无极灯座的第4连接端电连接；第4谐振电感T2中第4线圈的第2连接端，经第6电感L33与第25电容C25后，与第4无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地。

在上述实施例中，图1显示了将PFC和镇流器相结合，利用数字控制功能、无极灯保护特性、以及紧凑的尺寸，给电磁节能无极灯用镇流器的设计带来了极大的便利。其中，无极灯的连接采用两灯串联与两路并联的方式，以实现每个无极灯进入异常状态时，都会被无极灯用镇流器的控制器对应的引角检测到。电磁节能无极灯的预热采用带有辅助绕组的电压型预热方式，使多个无极灯都可以被充分地预热。利用最少的器件数目和成本来同时驱动多个电磁节能无极灯；并且每个无极灯都有具有寿命终了保护(EOL)、无极灯移除保护、整流状态保护、容性保护、恒定灯电压等无极灯所要求的保护模式；PFC部分在负载减小到一定程度后，会进入稳定的流断模式(DCM)状态，进入DCM模式由内部数字PI滤波器的输出而定，开关工作在零电压开通模式，其工作频率随输入而定。其中，PFC部分的关键元件在于电感，该电感可由以下公式中的最小值来确定。

最低输入电压时： $L_{1A}=\frac{{V^2}_{\mathrm{IN}-\mathrm{MIN}}\×(V_{\mathrm{PFCUT}}-\sqrt{2}\×V_{\mathrm{IN}-\mathrm{MIN}})\×{\mathrm{\η}}_{\mathrm{PFC}}}{2f_{\mathrm{PFC}-\mathrm{MIN}}\×P_{\mathrm{PFCOUT}}\×V_{\mathrm{PFCOUT}}}$

最高输入电压时： $L_{1B}=\frac{{V^2}_{\mathrm{IN}-\mathrm{MIN}}\×(V_{\mathrm{PFCUT}}-\sqrt{2}\×V_{\mathrm{IN}-\mathrm{MIN}})\×{\mathrm{\η}}_{\mathrm{PFC}}}{2f_{\mathrm{PFC}-\mathrm{MIN}}\×P_{\mathrm{PFCOUT}}\×V_{\mathrm{PFCOUT}}}$

轻载进入DCM时： $L_{1B}=\frac{{V^2}_{\mathrm{IN}-\mathrm{MIN}}\×V_{\mathrm{ON}-\mathrm{MAX}}\×{\mathrm{\η}}_{\mathrm{PFC}}}{2\×P_{\mathrm{PFCOUT}}}$

其中效率η估计为0.90，T_ON-MAX为内部固定，为23.4us。可得L1＝1.06mH根据峰值电流可选择E25.4/10/7大小的磁芯。

谐振参数的确定：半桥电路中的Q2、Q3、T1、电容和灯组成了LCR谐振网络，其入端的有效值为：

因灯为串联状态，此时LCR谐振网络的阻尼主要是两个等串联后的阻抗，所以稳态工作时谐振网络增益满足下式：

$\left|H\right|=\frac{2\mathrm{lamp}}{V_{\mathrm{HB}}}=\frac{2R_{\mathrm{lamp}}}{\sqrt{{(2R_{\mathrm{lamp}}-{\mathrm{\ω}}_s^2\×L_{T1}\×C_{17}\×2R_{\mathrm{lamp}})}^2+{({\mathrm{\ω}}_s\×L_{T1})}^2}}$

ω_s＝2π×f_s是稳态工作的角频率。初选电容为2.7uF，则由上式可得L_T1为3.68mH。

谐振电感的选取：对于谐振电感磁芯的准确选取，主要在于计算工作电流。对于此谐振回路，流过电感的电流可以分为两个阶段。摘灯亮前此电路是属于LC谐振，因为回路阻尼小，谐振电流和电压都非常高；点灯后由于灯电阻的引入，变成了LCR谐振，电感谐振电流相对下降。以下分别计算其谐振电流值。

点灯状态时，调节电阻就可调节最大谐振电流，也是最高点灯电压。如灯最高电灯电压峰值V_IGN-PK为700V，则点灯频率f_IGN：

$f_{\mathrm{ING}}=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\×\sqrt{\frac{1+\frac{\sqrt{2}\×V_{\mathrm{HB}}}{V_{\mathrm{IGN}-\mathrm{PK}}}}{L_{T1}\×C_{17}}}$

在此点灯频率下，谐振电感的电流峰值I_{T_IGN_PK}可以从下式得出：

$I_{T\_\mathrm{IGN}\_\mathrm{PK}}=\sqrt{2}\×\left|\frac{2\mathrm{\π}\×f_{\mathrm{IGN}}\×C_{17}\×V_{\mathrm{HB}}}{1-4{\mathrm{\π}}^2\×f_{\mathrm{IGN}}^2\×L_{T1}\×C_{17}}\right|=0.7A$

此值是电感T1在所有正常状态下的电流峰值。

同时也可计算灯在正常工作时的电感电流有效值。假设LC自然谐振频率

引入中间变量γ＝f_RUN/f₀，则此谐振网络的品质因素为：

电感在正常工作时的电流有效值I_{L2_RMS}可以按照Q值来计算：得到了电磁电流峰值和有效值后，通过AP法就可以得到磁芯的大概尺寸。

${\mathrm{AP}}_{T1}=\frac{L_{T1}\×L_{T1\_\mathrm{IGN}\_\mathrm{PK}}\×I_{T1\_\mathrm{RMS}}}{\mathrm{\Δ}{B}_{T1\_\mathrm{MAX}}\×D_{T1}\×K_{T1}}$

其中，ΔB_{T1_MAX}是磁芯的最高工作磁通密度，由于是双向工作，可以选择2×260＝520mT。D_T1是绕组的电流密度，可以选择3×106A/m2。K_T1是电感窗口利用系数，可以选择0.3。这样计算后的结果是1.16×10^-9m⁴。按早AP＝Ae×Aw，找到N87材质的E25.4/10/7可以满足此AP值。绕组圈数N1＝109匝。T2与T1是完全相同的。

对于电压型预热电路来说，无极灯与T1、L21、电容构成了一组电压型辅助预热电路，N2是谐振电感T1的副边，并且按照N＝N1∶N2的关系耦合到了电感上的电压。在预热阶段，半桥谐振电路以预热频率工作，电感上感应的电压被耦合到了预热电路上，用来加热灯。一般选择L21和C21的自然谐振频率等于预热频率，所以灯上的电压就是N2上的电压。点灯后，正常工作频率会远低于预热频率，此时L21和C21呈现高阻抗，从而截断了灯的预热电流。所以假设预热时灯电压V_PH要求在70V，则预热频率f_PH为：

ω_PH＝2πf_PH，照此预热频率，可以选择C2＝22nF，则电感L21：

$L21=\frac{1}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{PH}}^2\×C_{16}}=101\mathrm{uH}$

在预热状态下，流过的电流I_F就完全有匝比N来决定；这里，假设灯电阻为R_F，则

灯阻抗是一个变值，对于电磁节能无极灯来讲，冷态阻抗在10Ω左右，加热后会升到40Ω以上。由此可以了解到无极灯的预热能量E需要满足下式：E＝Q+P×t；其中，Q是把灯加热到适当温度的初始能量；P是在预热时间t内维持此温度，所需的功率。根据热态与冷态灯阻抗Rh/Rc要在4～6之间的规定，预热时的电阻可以选为冷态的4倍，对于电磁节能无极灯而言就是40Ω；这里，可以选择N＝40，在40Ω时的预热电流是0.14A左右，可以满足预热要求。

在上述实施例中，电磁节能无极灯用镇流器包括PFC电路、半桥谐振回路、电压预热辅助电路，具有可编程预热和启动过程的控制器，通过三个电阻R11-R13，就可以分别设定预热时间、预热频率和工作频率；另外，通过六个电阻R20-R22与R24-R26，可做灯移除检测、灯过压和灯整流状态保护；通过电容C14与C15，构成MOSFET的分压电路，可以用来检测半桥谐振回路是否进入到容性模式。

图2显示了对于谐振电感磁芯的谐振回路来说，流过电感的电流可以分为两个阶段：摘灯亮前此电路是属于LC谐振，因为回路阻尼小，谐振电流和电压都非常高；点灯后由于灯电阻的引入，变成了LCR谐振，电感谐振电流相对下降。图3显示了灯阻抗是一个变值，对于电磁节能无极灯来讲，冷态阻抗在10Ω左右，加热后会升到40Ω以上。

综上所述，本实用新型各实施例的电磁节能无极灯用镇流器，由于包括电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校正PFC单元与半桥驱动单元，交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：交流电源的第1连接端、通过保险管F1与功率因数校正PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校正PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地；可以克服现有镇流器的功耗大、功率因数低、投资大等缺点，具有电路设计合理，智能化程度高，节电效果安全可靠，功能齐全、自身功耗小、工作稳定，照价低、实用性强的镇流器他不但功率因数高、设备投资小等诸多优点外，还可实现一只镇流器带动多只灯的功能不但节约电能，还节约材料，经济效益非常客观；从而可以克服现有技术中能耗大、功率因数低与成本高的缺陷，以实现能耗低、功率因数高、成本低、安全性好、可靠性高与实用性强的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电磁节能无极灯用镇流器，其特征在于，包括电压值为180-270V的交流电源、保险管F1、功率因数校正PFC单元与半桥驱动单元，所述交流电源、保险管F1、PFC单元与半桥驱动单元顺序电连接；其中：

所述交流电源的第1连接端、通过保险管F 1与功率因数校正PFC单元的第1连接端电连接，第2连接端与功率因数校正PFC单元的第2连接端电连接，第3连接端接保护地。

2.根据权利要求1所述的电磁节能无极灯用镇流器，其特征在于，所述PFC单元包括第1至5电容C1-C5、第1谐振电感L0、第二谐振电感L1、由第1至4二极管D1-D4构成的整流桥、第5二极管D5、第6二极管D6、电解电容C6、第7至8电容C7-C8、第1稳压二极管DZ8、第1功率场效应晶体管Q1、以及第1至10电阻R1-R10；其中：

所述第1电容的第1连接端，与保险管F1远离交流电源的一端电连接，同时与第1谐振电感L0中第1线圈的第1连接端电连接；第2连接端，与交流电源的第2连接端电连接，同时与第1谐振电感L0中第2线圈的第1连接端电连接；

所述第3电容的第1连接端，与交流电源的第3连接端电连接；第2连接端接信号地；

所述第1谐振电感L0中第1线圈的第2连接端，与第5电容的第1连接端、整流桥中第1二极管D1的阳极、以及整流桥中第2二极管D2的阴极电连接；第2线圈的第2连接端，与第4电容的第1连接端、整流桥中第3二极管D3的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阴极电连接；

所述第5电容的第2连接端，与整流桥中第1二极管的阴极、整流桥中第3二极管的阴极、第5二极管D5的阳极、第2谐振电感中第1线圈的第1连接端、以及第1电阻的第1连接端电连接，并通过第2电容接信号地；

所述第4电容的第2连接端接信号地，与整流桥中第2二极管D2的阳极、以及整流桥中第4二极管D4的阳极电连接；

所述第2谐振电感L1中第1线圈的第2连接端，与第6二极管的阳极、以及第1功率场效应晶体管Q1的漏极电连接；所述第6二极管的阴极与电解电容C6的正极电连接，并经第5电阻R5、第6电阻R6与第10电阻R10接信号地；所述电解电容C6的负极接信号地；所述第7电容C7的第1连接端、与第6电阻R6及第10电阻R10的公共端电连接，第2连接端接信号地；

所述第2谐振电感L1中第2线圈的第1连接端接信号地，第2连接端与第4电阻R4电连接；

所述第1功率场效应晶体管Q1的栅极，与第7电阻R7电连接；源极分别经第8电阻R8与第9电阻R9后，接信号地；

所述第1电阻R1、第2电阻R2与第3电阻R3，顺序电连接在第2谐振电感L1中第1线圈的第1连接端、与第1稳压二极管DZ1的阴极之间；所述第1稳压二极管DZ1的阳极接信号地；所述第8电容并联在第1稳压二极管DZ1的两端。

3.根据权利要求1或2所述的电磁节能无极灯用镇流器，其特征在于，所述半桥驱动单元包括逆变半桥芯片、第11至28电阻R11-R28、第2至3功率场效应晶体管Q2-Q3、第9至25电容C9-C25、第7至8二极管D7-D8、第3至4谐振电感T1-T2、第2稳压二极管DZ2、第1至3电感L21-L23、第4至6电感L31-L33、以及第1至4无极灯座，其中：

所述逆变半桥芯片的PFCZCD端，与第4电阻远离第2谐振电感L1的一端电连接；PFCGD端，与第7电阻远离第1功率场效应晶体管Q1的一端电连接；PFCVS端，经第7电容接信号地；PFCCS端，与第8电阻及第1功率场效应晶体管Q1的公共端电连接；GND端接信号地，VCC端与第8电容远离信号地的一端电连接；RF RU N端经第11电阻R11接信号地，RF PH端经第12电阻R12接信号地，RT PH端经第13电阻R13接信号地；RES端，与第2稳压二极管DZ2的阴极、第27电阻的第1连接端、以及第28电阻的第1连接端电连接，第2稳压二极管DZ2的阳极接信号地；LSCS端，与第3功率场效应晶体管Q3的源极电连接，同时经第14电阻R14接信号地，还经第15电阻R15接信号地；LSGD端，经第18电阻R18，与第3功率场效应晶体管Q3的栅极电连接，第3功率场效应晶体管Q3的漏极与第2功率场效应晶体管Q2的源极电连接；HSGND端，与第10电容的第1连接端、以及第2功率场效应晶体管Q2与第3功率场效应晶体管Q3的公共端电连接，同时与第12电容C12的第1连接端、以及第13电容C13及第14电容C14的公共端电连接；HSVCC端，与第10电容的第2连接端电连接，同时经第19电阻接VCC端，第9电容电连接在VCC端与信号地之间；HSGD端，经第17电阻R17、与第2功率场效应晶体管Q2的栅极电连接，第2功率场效应晶体管Q2的漏极，与第6二极管的阴极电连接，同时经第1电容C11接信号地；LVS1端，依次经第20至22电阻R20-R22，与第16电容C16的第2连接端、以及第1无极灯座的第2连接端电连接；LVS2端，依次经第24至26电阻R24-R26，与第21电容的第2连接端、以及第3无极灯座的第2连接端电连接；

所述第12电容的第2连接端，与第7二极管D7的阳极、以及第8二极管D8的阴极电连接，第7二极管D7的阴极与逆变半桥芯片的VCC端电连接，第8二极管D8的阳极接信号地；

所述第13至15电容C13-C15依次串接，第13电容C13远离第14电容C14的一端、与第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端、以及第23电阻R23的第1连接端电连接，第23电阻R23的第2连接端、经第16电阻R16后，与第2电阻R2及第3电阻R3的公共端电连接；所述第15电容C15远离第14电容C14的一端接信号地，第14电容C14与第15电容C15的公共端，与第2稳压二极管DZ2的阴极电连接；

所述第16电容C16的第1连接端，经第1电感L21、第3谐振电感T1中第2线圈、以及第17电容C17后，接信号地；第3谐振电感T1中第1线圈的第1连接端，与第2线圈的第2连接端、第18电容C18的第1连接端、以及第1无极灯座的第1连接端电连接；第3谐振电感T1中的第3线圈的第1连接端，依次经第2电感L22与第19电容C19后，与第1无极灯座的第3连接端、以及第2无极灯座的第1连接端电连接；第3谐振电感T1中第3线圈的第2连接端，与第18电容C18的第2连接端、第1无极灯座的第4连接端、以及第2无极灯座的第2连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第1连接端，与第28电阻R28的第2连接端、以及第2无极灯座的第4连接端电连接；第3谐振电感T1中第4线圈的第2连接端，依次经第3电感L23与第20电容C20后，与第2无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地；

所述第4谐振电感T2中第1线圈的第1连接端，与第13电容C13远离第14电容C14的一端电连接；第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端，与第2线圈的第2连接端、第22电容C22的第1连接端、第23电容C23的第1连接端、以及第3无极灯座的第1连接端电连接；

所述第4谐振电感T2中第2线圈的第1连接端，经第4电感L31后，与第21电容C21的第1连接端电连接，第21电容C21的第2连接端与第3无极灯座的第2连接端电连接；第4谐振电感T2中第2线圈的第2连接端，与第4谐振电感T2中第1线圈的第2连接端电连接，第22电容C22的第2连接端接信号地；

所述第4谐振电感T2中第3线圈的第1连接端，经第5电感L32与第24电容C24后，与第3无极灯座的第3连接端、以及第4无极灯座的第1连接端电连接；第4谐振电感T2中第3线圈的第2连接端，与第23电容C23的第2连接端、第3无极灯座的第4连接端、以及第4无极灯座的第2连接端电连接；

所述第4谐振电感T2中第4线圈的第1连接端，与第29电阻R29的第2连接端、以及第4无极灯座的第4连接端电连接；第4谐振电感T2中第4线圈的第2连接端，经第6电感L33与第25电容C25后，与第4无极灯座的第3连接端电连接，并接信号地。

4.根据权利要求3所述的电磁节能无极灯用镇流器，其特征在于，逆变半桥芯片的型号为ICB1FL02G。

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