CN203027582U - 一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，由EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、半桥逆变电路和升压镇流电路组成，其连接关系如附图所示。EMI滤波电路是由电容和电感组成的低通滤波电路。PFC电路是由二极管、电容和电阻组成的填谷式无源功率因素校正电路。集成电路芯片UBA2211及外围的电阻和电容等元器件组成半桥逆变电路，具有荧光灯电子镇流器所须的预热、点火、运行和过温保护、饱和电流保护、最短辉光时间控制、电容性模式保护功能。半桥逆变电路的最低频率是41.3kHz，最高频率是103.25kHz。其积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻、成本低、功率因素高、使用寿命长，性能好。
Description
技术领域
本实用新型涉及荧光灯镇流器技术领域，具体涉及一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器。
背景技术
传统的荧光灯镇流器，由带铁芯的线圈和启辉器组成，功耗大，体积大，重量大，且存在频闪和蜂音。目前市场上出售的荧光灯电子镇流器几乎都是采用磁环变压器反馈的自激式双极型晶体管半桥逆变电路，相对于传统的电感镇流器，它的优点是体积小，重量轻。但同时存在以下缺点：（1）双极型晶体管由磁环变压器驱动，振荡反馈回路复杂，工作频率不稳定，可靠性低。（2）没有灯丝预热功能，容易造成灯丝开路及半桥逆变输出晶体三极管损坏，荧光灯的寿命短。（3）没有功率因素校正电路，电子镇流器的功率因素一般不超过0.6，电能的利用率低。
发明内容
为解决现有荧光灯电子镇流器的不足，本实用新型公开一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器。该镇流器的电路简单、体积小、重量轻、成本低、功率因素高、使用寿命长，性能好，可广泛应用于小功率荧光灯电子镇流器领域。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、半桥逆变电路和升压镇流电路组成。EMI滤波电路是由电容C1和电感L1组成的低通滤波电路。整流滤波电路是由桥式整流器DB1和电容C2组成的市电整流滤波电路。PFC电路是由二极管D1、D2、D3，电容C3、C4和电阻R1组成的填谷式无源功率因素校正电路。集成电路芯片UBA2211及外围的电阻R2、R3，电容C5～C10组成半桥逆变电路，具有荧光灯电子镇流器所须的预热、点火、运行和过温保护、饱和电流保护、最短辉光时间控制、电容性模式保护功能。半桥逆变电路的最低频率是41.3KHz，最高频率是103.25KHz。升压镇流电路是由电感L2和电容C11组成的串联谐振电路。
本实用新型的积极效果在于：电路简单、体积小、重量轻、成本低、功率因素高、使用寿命长，性能好。
附图说明
图1为本实用新型的方框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如附图1所示，本实用新型由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、半桥逆变电路和升压镇流电路组成。
如附图2所示，EMI滤波电路是由电容C1和电感L1组成的低通滤波电路，可抑制市电电源与镇流器之间的高频电磁干扰。其中C1用于抑制串模干扰信号，L1用于抑制共模干扰信号。
整流滤波电路是由桥式整流器DB1和电容C2组成的市电整流滤波电路，将220V交流电经整流滤波得到300V左右的直流电压，为半桥逆变电路供电。
PFC电路是由二极管D1、D2、D3，电容C3、C4和电阻R1组成的填谷式无源功率因素校正电路。在AC线路电压的每个半周期内，当AC电压幅度高于其峰值的50%（即UAC (PK)/2）时，D2导通，而D1和D3反向偏置截止，C3和C4以串联方式被充电，直到C3和C4上的电压为UAC(PK)/2，每个电容上的电压为UBUCK/2，在此情况下，线路电流流入负载。一旦AC线路电压降至V AC(PK)/2以下，D2将反向偏置截止，而D1和D3则导通，C3和C4并联放电，放电电流流入负载，每个电容上的电压都为UBUCK。R1的接入有助于平滑输入电流尖峰，还可以通过限制C3和C4的电流来改善功率因数。在不加PFC电路时，在AC线路电压的半周期内，输入电流导通角仅约60°，功率因数不超过0.6。采用这种填谷式PFC电路替代单个电容，电流导通角将增加到120°，功率因数达0.9以上，3次和5次谐波电流分别降至17%和15%以下，总谐波失真THD降至30%以下，符合能源之星SSL功率因数大于0.9的要求，并满足EN55015B EMI要求。
集成电路芯片UBA2211及外围的电阻R2、R3，电容C5～C10组成半桥逆变电路，具有荧光灯电子镇流器所须的预热、点火、运行和过温保护（OTP）、饱和电流保护（SCP）、最短辉光时间控制、电容性模式保护功能（CMP）功能。电阻R2和电容C6为半桥振荡频率设置元件，C8为电源自举电容，R3为半桥电流感测电阻，C7为灯丝预热时间设置电容。整个镇流器电路包括UBA2211在内仅使用22个元器件，实现了元件数量最少化。
接通AC电源后，DC总线电压加到UBA2211的HV引脚，内部电流源（1mA）对Vdd引脚上的电容C5进行充电，当Vdd引脚上的电压达到11.7V的门限电压时，内部电流源被切断，振荡器开始振荡，半桥进入开关状态，Out引脚有高频输出，UBA2211则由C8及内部元件组成的电荷泵辅助电源供电。本实用新型将R2和C6分别设置为100KΩ和220pF时，半桥逆变电路的最低频率是41.3KHz，最高频率是103.25KHz。
当Vdd＞Vdd(start) 且OTP 未激活时，电路进入预热状态。在预热状态下，电路对灯丝进行预热，以减少灯丝启动时的损耗，延长灯的使用寿命。电阻R3来检测预热电流，使得R3的峰值电压等于内部参考电压Vref(prht)（0.5V）。预热时间由外部电容C7来设定，一旦C7上电压下降到VSW(prht)时，电路结束预热，本实用新型将C7设置为100nF时，预热时间为1.52S。
灯丝预热结束后，半桥的振荡频率开始下降，一旦频率达到谐振频率，L2与C11产生串联谐振，C11两端产生一个600～1200V 的高压将灯管击穿，完成对荧光灯的点火。
当UBA2211的芯片结温超过175°C时，振荡器停止振荡，实现过温保护，一旦芯片结温降至100°C以下时，OTP复位，芯片重新开始工作。
当灯电感L2出现饱和时，电感量大大减少，通过L2和半桥HSPT/LSPT的电流将急剧增大，有可能超过功率开关管的极限电流使其损坏，当UBA2211的SCP电路检测到功率开关管的电流超过最大额定值时，SCP被激活，功率开关的导通时间将缩短，并通过C7放电，从而降低开关管的电流，实现饱和电流保护。
如果灯丝预热时间太短，灯丝温度达不到热电子发射温度就被点火，将会对灯电极造成损害，影响灯管使用寿命。一旦出现预热时间太短，UBA2211的最短辉光时间控制则被激活，迅速加热灯丝，以大大减少对灯丝的损害，实现最短辉光时间控制。
镇流器一旦出现电容性模式操作，半桥电流将急剧增加，UBA2211通过C7放电来升高频率，致使L2阻抗增大。在灯点火和稳态操作期间，CMP被激活。如果在预热期间检测到电容性模式，振荡器将在f max上重新开始振荡。当灯丝断开时CMP被触发。
升压镇流电路是由电感L2和电容C11组成的串联谐振电路，在点火阶段，L2和C11发生串联谐振时，C11上产生的高压脉冲施加到灯管上，即可使灯管击穿而点亮。灯被启动点亮后，L2起镇流作用。
Claims (6)
1.一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：它由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路、半桥逆变电路和升压镇流电路组成。
2.根据权利要求1所述的一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：EMI滤波电路是由电容C1和电感L1组成的低通滤波电路。
3.根据权利要求1所述的一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：PFC电路是由二极管D1、D2、D3，电容C3、C4和电阻R1组成的填谷式无源功率因素校正电路。
4.根据权利要求1所述的一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：集成电路芯片UBA2211及外围的电阻R2、R3，电容C5～C10组成半桥逆变电路，具有荧光灯电子镇流器所须的预热、点火、运行和过温保护、饱和电流保护、最短辉光时间控制、电容性模式保护功能。
5.根据权利要求1所述的一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：R2和C6分别设置为100K和220pF时，半桥逆变电路的最低频率是41.3KHz，最高频率是103.25KHz。
6.根据权利要求1所述的一种电路简单的高性能荧光灯电子镇流器，其特征是：升压镇流电路是由电感L2和电容C11组成的串联谐振电路。
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