CN201754645U

CN201754645U - 交流电子镇流器

Info

Publication number: CN201754645U
Application number: CN2010202068307U
Authority: CN
Inventors: 杨建华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-05-28

Abstract

本实用新型公开的交流电子镇流器，其电磁兼容单元、整流单元、功率因数修正单元、半桥逆变单元、LC谐振点灯单元依次顺序电相连，灯寿终保护单元输入端与LC谐振点灯单元输出端相连，其输出端与半桥逆变单元相连。本实用新型具有独特的灯寿终保护单元，当灯寿终出现全整流现象及灯管不激活时，本实用新型进入自我保护状态，并且可以在带电状态下更换灯管，灯管更换后仍可点燃，实现了无需切断电源再重新启动的过程，简化更换灯管的操作过程；LC谐振点灯单元的谐振电流末流经灯管灯丝，减小了灯丝电阻的损耗，使本实用新型交流电子镇流器的节能效果更好，本实用新型在灯寿终保护后(即保护待机时)也可减小耗电。

Description

交流电子镇流器

[技术领域]

本实用新型涉及照明电路领域，尤其涉及一种高光效低能耗并带有灯寿终保护单元电路的交流电子镇流器。

[背景技术]

随着绿色照明的推广，节能高效的荧光灯及其电子镇流器得到大规模的应用。现有的(AC)交流电压输入的电子镇流器，部分采用(APFC)有源功率因数校正进行电路升压，以获得高功率因数，同时得到稳定的镇流器直流工作电源(DC)，供给半桥逆变单元电路，再由LC谐振点灯单元电路恒功率点灯。除此之外国内更多的采用(PPFC)无源功率因数修正以获得高功率因数，但以此采用(PPFC)功率因数修正电路未能对DC进行升压，因此不适宜高管压降灯管的点亮。

如采用(PPFC)无源功率因数修正电路方式作为电子镇流器功率因数修正谐振点灯单元电路，采用如图1所示的由一只电感L、一只电容C及灯丝电阻R组成LCR谐振，在谐振中，灯丝串联在LC谐振电路中。由于现有的无源功率因数修正电路单元无法对DC进行升压，当用于欧洲及国内AC交流电源输入时，产生约230V DC，经半桥电路逆变，供给灯管电压约为115V，这个电压远远达不到高管压降灯管所需提供的高频电压，所以灯的点亮是靠LC串联灯丝电阻R进行高频谐振，以使C得到高电压，C并联于灯管而点亮灯管。LCR谐振的无功电流大量消耗在R上，造成电能的浪费，不利节电。

另现有的电子镇流器在使用过程中，当灯管损坏时，须将电源关闭进行更换灯管，否则更换灯管后不能自动点亮，比较麻烦。

[实用新型内容]

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种低能耗的交流电子镇流器，其具有独特的灯寿终保护电路、且具有当灯管损坏后，无须将电源关闭就能进行更换灯管并能自动点亮的交流电子镇流器。

本实用新型提供的交流电子镇流器，包括：电磁兼容单元、整流单元、功率因数修正单元、半桥逆变单元、LC谐振点灯单元和灯寿终保护单元；电磁兼容单元、整流单元、功率因数修正单元、半桥逆变单元和LC谐振点灯单元依次顺序电相连；灯寿终保护单元输入端与LC谐振点灯单元输出端相连，输出端与半桥逆变单元相连；所述灯寿终保护单元包括一只微触发可控硅、电阻一(R01)、电阻二(R02)、电阻三(R03)、电阻四(R10)、电阻五(R11)、电阻六(R12)、电容二(C16)、电容三(C21)、二极管一(D12)和二极管二(D21)，所述微触发可控硅由一只NPN晶体管(Q3)和PNP晶体管(Q4)组成；其中二极管二(D21)正极与LC谐振点灯单元的输出端连接，负极与电阻五(R11)连接，电阻五(R11)另一端与电阻三(R03)、电阻四(R10)连接，电阻四(R10)的另一端接地；NPN晶体管(Q3)的基极与电阻三(R03)另一端连接，发射极接地，集电极与电阻二(R02)、电阻六(R12)连接；PNP晶体管(Q4)基极与电阻二(R02)另一端、电容二(C16)相连，发射极与电容二(C16)另一端、电阻六(R12)另一端、二极管一(D12)负极连接，集电极与电阻一(R01)连接，电阻一(R01)另一端与电阻三(R03)、电容三(C21)正极连接，电容三(C21)负极接地；二极管一(D12)负极和PNP晶体管(Q4)发射极均与半桥逆变单元供电端连接，二极管一(D12)正极接半桥逆变单元；当灯寿终时，灯寿终保护单元对来自LC谐振点灯单元的高频电压进行降压，向半桥逆变单元输出低电压而控制半桥逆变单元停止工作；当LC谐振点灯单元的灯管被取下时，中断寿终保护单元的供电。

所述LC谐振点灯单元包括：电感组件(L)、热敏电阻(R3)、电容(C11)和电阻(R5)，且电感组件(L)一端作为LC谐振点灯单元输入端，另一端与电容(C11)一端、灯管一脚(1)相连，电阻(R5)一端接地，另一端与电容(C11)的另一端相连；电容(C11)与电阻(R5)的连接点作为LC谐振点灯单元的输出端，用以提供灯寿终保护误差信号。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型交流电子镇流器，具有独特的灯寿终保护单元，当灯寿终出现全整流现象及灯管不激活时，本实用新型进入自我保护状态，并且可以在带电状态下更换灯管，灯管更换后仍可点燃，实现了无需切断电源再重新启动的过程，简化更换灯管的过程。

另外，本实用新型是将R分离出LC串联谐振电路中，在点亮灯时LC谐振点灯单元的谐振电流末流经灯管灯丝，减小了灯丝电阻的损耗，使本实用新型交流电子镇流器的节能效果更好，本实用新型在异常保护后(即保护待机时)可减小耗电。再者，本实用新型的交流电子镇流器中通过设置热敏电阻，对灯丝具有预热功能，并在保护状态时也能减少能耗，达到欧洲关于电子镇流器待机能效的标准。

[附图说明]

图1为现有技术电子镇流器中的LC谐振点灯单元的电路图；

图2为本实用新型交流电子镇流器的框图；

图3为图2所示交流电子镇流器的电路图；

图4为图2中的LC谐振点灯单元的电路图；

图5为图2中的灯寿终保护单元的电路图。

[具体实施方式]

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的交流电子镇流器，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

本实用新型提供的交流电子镇流器，如图2所示，包括：电磁兼容单元1、整流单元2、功率因数修正单元3、半桥逆变单元4、LC谐振点灯单元5和灯寿终保护单元6；其中所述的电磁兼容单元1、整流单元2、功率因数修正单元3、半桥逆变单元4和LC谐振点灯单元5依次顺序电性相连。灯寿终保护单元6输入端与LC谐振点灯单元5输出端相连，其输出端与半桥逆变单元4相连。整流单元2将输入的交流电压转化为脉动直流电压；功率因数修正单元3可实现对本实用新型工作时功率因数的修正；半桥逆变单元4可将脉动直流电压DC转化为高频电压，本实施例中交流电子镇流器的高频电压频率为45KHz±5KHz；LC谐振点灯单元5，可以对灯丝进行预热，产生高频谐振电压点燃灯管，对于各种高管压降的灯管均具有较低的损耗；灯寿终保护单元6可以在连接各种半桥式逆变电路方式的电子镇流器中执行保护功能。

如图3所示，本实用新型的LC谐振点灯单元5包括：电感组件L、热敏电阻R3、电容C11和电阻R5；且电感组件L一端作为LC谐振点灯单元输入端，接收来自半桥逆变单元4的高频电压输出，另一端与电容C11一端、灯管1脚相连；电阻R5一端接地，另一端与电容C11的另一端连接，电容C11与电阻R5的连接点作为LC谐振点灯单元5的输出端。使用本实用新型时灯管1脚与电感组件L另一端连接，灯管2脚与热敏电阻R3一端连接，灯管3脚与热敏电阻R3另一端连接，并为灯寿终保护单元提供工作电源，灯管4脚与电容C10连接；本实用新型实施例的所述电感组件L包括两只谐振电感器L7、L8。半桥逆变单元4的二极管D16阳极和二极管D17的阴极接点为高频电压输出点，其输出的高频电压、电流流向LC谐振点灯单元5，该高频电流经电流互感器L5、谐振电感L7、L8连接灯管的1脚、依次连接灯丝后至灯管的2脚，再经热敏电阻R3连接到灯管的3脚，经灯丝流到灯管的4脚，通过C11，连接至C3、C4中点，此点可视为镇流器直流供电电源DC地端。镇流器接通电源后，热敏电阻R3此时为低温约25℃，依自身特性为低电阻，随着流过灯丝电流的变大，对灯丝进行预热，热敏电阻R3由于通过大电流自身温度上升至高温如100℃，此时呈高阻特性，近似开路，半桥逆变单元4中的高频电压电流输出点产生的高频电流，经电感组件L7、L8、灯管的1脚接电容C11，电容C11通过低阻值R5到DC地端，通过DC至灯管的4脚，电路原理等效于图4，此时高频电流通路为LC串联谐振，使电容C11两端产生高频高压点燃灯管。谐振电流末流经灯管灯丝，减小了灯丝电阻的损耗，以此得到整只镇流器的节电。本实用新型中LC谐振点灯单元5在接通电源后高频电流经电感组件L和灯丝电阻R、热敏电阻R3，此时热敏电阻R3处在低温低阻状态，高频电流流过灯丝，进行灯丝预热，当热敏电阻R3长时间(约1秒钟)通电后，热敏电阻R3处在高温高阻状态，热敏电阻R3近似开路，使流过灯丝的电流也变小，灯丝的损耗减小，电阻R5为低阻值电阻，此时电容C11经R5至DC地、经DC至灯管4脚，等效并联于灯管两端。电感L、电容C11和电阻R5组成串联谐振电路，谐振产生的高频高压将灯管点燃。由于灯丝电阻R并未串入LC谐振点灯单元5中，所以灯丝电阻R并不消耗能量，达到减小谐振点灯损耗的目的。

如图3和图5所示，所述灯寿终保护单元6包括一只微触发可控硅、电阻一R01、电阻二R02、电阻三R03、电阻四R10、电阻五R11、电阻六R12、电容二C16、电容三C21、二极管一D12和二极管二D21，所述微触发可控硅由一只NPN晶体管Q3和PNP晶体管Q4组成；其中二极管二D21正极与LC谐振点灯单元5的输出端连接，负极与电阻五R11连接，电阻五R11另一端与电阻三R03、电阻四R10连接，电阻四R10的另一端接地；NPN晶体管Q3的基极与电阻三R03另一端连接，发射极接地，集电极与电阻二R02、电阻六R12连接；PNP晶体管Q4基极与电阻二R02另一端、电容二C16相连，发射极与电容二C16另一端、电阻六R12另一端、二极管一D12负极连接，集电极与电阻一R01连接，电阻一R01另一端与电阻三R03、电容三C21正极连接，电容三C21负极接地；二极管一D12正极与半桥逆变单元4连接。本单元中由于NPN晶体管Q3集电极与PNP晶体管Q4基极相连，PNP晶体管Q4集电极与NPN晶体管Q3基极相连，形成可控硅的四层结构，即PNPN可控硅结构，形成可控硅锁定功能。NPN晶体管Q3基极接收灯寿终误差信号，LC谐振点灯单元5产生的高电压做为灯寿终误差信号，经NPN晶体管Q3放大，被放大的NPN晶体管Q3集电极信号送入PNP晶体管Q4的基极，被再次放大的PNP晶体管Q4的集电极信号与误差信号合成，再同时输入至NPN晶体管Q3的基极，多次循环放大，将导致NPN晶体管Q3和PNP晶体管Q4饱和，得到可控硅特性。由于NPN晶体管Q3和PNP晶体管Q4的放大系数不同，会使饱和速度产生误差，但由于误差较小可以忽视，另外NPN晶体管Q3和PNP晶体管Q4组成的可控硅饱和电流小，在本实用新型交流电子镇流器异常保护后(即保护待机时)耗电减小。

请再参见图3本实用新型交流电子镇流器的电路图。

电磁兼容单元1的交流电压AC一端通过保险丝F1，连通共模电感L1，输出到并联电容C1，C2的一端，再经差模电感L2输给整流单元2中，AC另一端经共模电感L1另一端，输出至整流单元2和电容C8一端，并将此电容C8另一端接AC地端。以此完成电磁兼容单元电路功能。

整流单元2由四只二极管D1、D2、D3、D4和两只电容C3、C4组成，四只二极管D1、D2、D3、D4组成全波整流电路，输出脉动直流，再由电容C3、C4完成滤波，并在C3、C4中点形成半桥电路的中点电位。

功率因数修正单元3中由两只电容C5、C6和四只D8、D9、D10、D7二极管组成双泵电路，灯管点亮时产生的高频电压经电容C10反馈至二极管D8、D9公共点组成复合泵电路，以此达到对功率因数的修正，功率因数可达0.98。

半桥逆变单元4为电压馈电半桥式逆变电路，主元器件由晶体管Q1、绪流二极管D16、电容C13、二极管D19、电阻R6和R8及互感器L4副绕组，组成半桥上臂电路，由晶体管Q2、绪流二极管D17、电容C14、电阻R7和R9及互感器L6副绕组组成半桥下臂电路；另还由电阻R2、双向二极管D11、电容C17和C12、电阻R4和R1及39V的稳压管D18组成的半桥逆变启动电路。二极管D16的阳极和D17阴极接点，为半桥电路产生的高频电压输出点。高频电流流过电流互感器L5，输出至谐振点灯单元5。

谐振点灯单元5为谐振点灯电路，谐振电感L7和L8与灯管1脚连接，热敏电阻R3与灯管2脚和3脚连接，电流通过灯管1脚流入灯丝后至灯管的2脚，再经热敏电阻R3流入灯丝，最后经灯管4脚流回至电源输入端，本实用新型交流电子镇流器接通电源后，热敏电阻R3此时温度约为25℃，依自身特性为低电阻，灯丝电流大，对灯丝进行预热，热敏电阻R3由于通过大电流自身温度上升至100℃，此时呈高阻特性，近似开路，半桥逆变单元4中产生的高频电流，经两只谐振电感器L7、L8、灯管1脚流入电容C11，再通过低阻值R5流回地端，电路原理等效于图4，此时高频电流通路为LC串联谐振电路，使电容C11两端产生高频高压点燃灯管，由于谐振电流末流经灯管灯丝，减小了灯丝电阻的损耗，以此得到本实用新型交流电子镇流器的节能目的。

本实用新型的灯寿终保护单元6由灯管1脚连接高频电流信号，当灯管寿终时，灯管1脚产生高于点灯时高频高压的3-5倍电压，经电容C11、电阻R5分压，取得同比值的高频电压(即保护误差信号)，经二级管D21、电阻R11和电阻R03供给NPN晶体管Q3的基极，NPN晶体管Q3导通且集电极低电位，低电位经电阻R02接入PNP晶体管Q4的基极，PNP晶体管Q4晶体管导通，其发射极为低电位，低电位经二极管D12、电容C9，使半桥逆变单元4的半桥下臂电路中的晶体管Q2的基极电位低于0.7V，晶体管Q2进入截止状态，晶体管Q2截止导致晶体管Q1也进入截止状态，半桥逆变单元4停止工作，达到了保护的功能。当摘掉灯管时其1脚、2脚、3脚和4脚都断路，其中3脚断路将电阻R2、二极管D13和电阻R12对于NPN晶体管Q3集电极及PNP晶体管Q4发射极的的供电中断，破坏了NPN晶体管Q3、PNP晶体管Q4的锁定，使电路恢复为不保护状态，重新安装新灯管后，只要灯管性能正常，Q3基极电压低于0.7V，灯寿终保护单元6则不工作，电路保持正常点灯状态。

本实用新型交流电子镇流器，具有独特的灯寿终保护单元6，当灯寿终出现全整流现象及灯管不激活时，本实用新型进入自我保护状态，并且可以在带电状态下更换灯管，灯管更换后仍可点燃，实现了无需切断电源再重新启动的过程，简化更换灯管的过程；LC谐振点灯单元5的谐振电流末流经灯管灯丝，减小了灯丝电阻的损耗，使本实用新型交流电子镇流器的节能效果更好，本实用新型在灯寿终保护后(即保护待机时)也可减小耗电。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种交流电子镇流器，包括：电磁兼容单元、整流单元、功率因数修正单元、半桥逆变单元和LC谐振点灯单元，并依次顺序电相连，其特征在于，还包括灯寿终保护单元，其输入端与LC谐振点灯单元输出端相连，输出端与半桥逆变单元相连；所述灯寿终保护单元包括由NPN和PNP型晶体管组合而成的微触发可控硅、电阻一(R01)、电阻二(R02)、电阻三(R03)、电阻四(R10)、电阻五(R11)、电阻六(R12)、电容二(C16)、电容三(C21)、二极管一(D12)和二极管二(D21)；其中二极管二(D21)正极与LC谐振点灯单元的输出端连接，负极与电阻五(R11)连接，电阻五(R11)另一端与电阻三(R03)、电阻四(R10)连接，电阻四(R10)的另一端接地；NPN晶体管(Q3)的基极与电阻三(R03)另一端连接，发射极接地，集电极与电阻二(R02)、电阻六(R12)连接；PNP晶体管(Q4)基极与电阻二(R02)另一端、电容二(C16)相连，发射极与电容二(C16)另一端、电阻六(R12)另一端、二极管一(D12)负极连接，集电极与电阻一(R01)连接，电阻一(R01)另一端与电阻三(R03)、电容三(C21)正极连接，电容三(C21)负极接地；二极管一(D12)正极与半桥逆变单元连接；当灯寿终时，灯寿终保护单元对来自LC谐振点灯单元的高频电压进行降压，向半桥逆变单元输出低电压而控制半桥逆变单元停止工作；当LC谐振点灯单元的灯管被取下时，中断灯寿终保护单元的供电。

2.如权利要求1所述的交流电子镇流器，其特征在于，所述LC谐振点灯单元包括：电感组件(L)、热敏电阻(R3)、电容(C11)和电阻(R5)，且电感组件(L)一端作为LC谐振点灯单元输入端，另一端与电容(C11)一端、灯管一脚(1)相连，电阻(R5)一端接地，另一端与电容(C11)的另一端相连；电容(C11)与电阻(R5)的连接点作为LC谐振点灯单元的输出端。