CN2195179Y

CN2195179Y - 混合谐振式电子镇流器

Info

Publication number: CN2195179Y
Application number: CN 94236780
Authority: CN
Inventors: 罗世国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2004-07-05

Abstract

本实用新型介绍的一种混合谐振式电子镇流器，它由整流滤波电路、高频逆变电路、谐振电路、灯丝预热电路和保护电路组成。主要技术特征是采用低通滤波电路配合开关电容滤波电路，从而达到提高功率因数，减小逆变电路对电源侧干扰的目的。使用混合谐振电路代替传统的串联谐振电路，实现了输出电流波形和频率稳定，并可使扼流圈发热分散。因采用廉价的元器件构成保护电路，使保护电路成本低，动作灵敏可靠。本实用新型具有高性能/价格比之优点。

Description

本实用新型涉及电力电子和光电技术领域，更具体的讲，涉及到应用半导体器件使荧光灯启动和工作的电路装置。

电子镇流器与普通电感式镇流器相比，前者以其节能、无音频噪音、无闪烁、启动快及线路功率因数高等优点，受到极大的重视。目前，研究和生产的电子镇流器品种杂，质量差，至今仍未获得一种性／价比为人们所接受的产品。归纳起来，现有电子镇流器尚存在下列不足之处：

①目前市售电子镇流器谐波畸变严重，三次谐波高达70％左右，使线路功率因数仅为0.6左右，根本达不到节能的目的。此外，还可能因变压器零线烧毁，使电网跳闸，重则引起火灾，因而严重危及到配电网及电力系统的安全运行。这样的电子镇流器是难于批量推广使用的；

②无预热启动功能；灯管在冷态下，直接施加高电压启动，阴极溅射使灯管两头发黑很快，容易老化，因而使用寿命缩短；

③无异常状态保护功能；在灯管出现异常、负载出现过流、温度过高时，易损坏镇流器，现有一些带保护功能的电子镇流器，电路较复杂，抗干扰能力差，保护不可靠，且成本高；

④有些产品尽管解决了电子镇流器的第一个问题，可将功率因数提高到0.9以上，但都未考虑和采取措施解决供给灯电流波峰系数、波形稳定性以及电流尖峰等一系列重要技术问题，致使电子镇流器整体性能恶化。另外，也有采用国外方案使用集成电路来提高功率因数的，但目前这种产品的价格还难以为国内用户所接受。

本实用新型的目的是提供一种混合谐振式电子镇流器，该电子镇流器具有异常状态保护、预热启动、供给灯电流波形稳定以及功率因数高等特点。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：它包括整流滤波电路、高频逆变电路、谐振电路、灯丝预热电路和保护电路。其中整流滤波电路由低通滤波电路LF、CF、整流桥D1－D4以及开关电容滤波电路C1、C2组成，低通滤波电路可由LF、CF接成普通LC滤波电路，也可接成不对称T型网络，开关电容滤波电路中的开关电路与整流桥的正负端及电容C1、C2的中点相连接。逆变电路的输入端与整流滤波电路的输出端连接，由功率MOS管M1、M2和脉冲变压器构成半桥逆变电路。混合谐振电路由L4、L5、C6、C7及灯管灯丝构成，扼流电感L4与逆变电路的输出端连接，灯管的一个阴极与扼流电感L5连接，另一个阴极经交流电容器C5与整流电路正输出端相连接，同时也与电容C6的一端连接，C6的另一端连接于L5和L6的中点。上述灯管的两个阴极间串联有正温系数热敏电阻PTC及C7，其中PTC与C7并联。保护电路由过流信号取样电路、稳压管DW3、单向可控硅SCR和小功率晶体管T构成，其中可控硅的触发极经电阻R9、稳压管DW3与信号取样电路相连接，阳极连接于电阻R1和R2之间，阴极与小功率管的基极连接，小功率管的集电极与功率MOS管M2的栅极相连接。

上述混合谐振电路的参数应如下配合：C7的电容量小于或等于C6的三分之二，L4的电感量大于或等于L5的两倍，C5的电容量则远远大于电容C6和C7的电容量。其中电感L4还可串联于C5支路上，它的一端连接于C5的右端，另一端与C6和灯丝的一端相连。

上述的功率MOS管M1、M2还可以用两只双极型功率晶体管代替，其相应的基极驱动电路可改用自延时电路结构，并可去掉二极管D5和双向触发二极管DB。此外，保护电路的稳压管DW3可用双向触发二极管代替，还可使信号取样电路的感应线圈L6绕在脉冲变压器的磁芯上，用作感应过流信号。

本实用新型的优点和效果在于：①用小容量的低通滤波电路LF、CF与开关电容滤波电路合理配置，可将功率因数提高到0.95左右，同时解决电子镇流器的射频干扰问题。②由于电路接法新颖，可采用廉价的小功率晶体管和晶闸管等元件构成保护电路，使保护电路成本低，动作灵敏可靠。③在输出级采用了“混合谐振电路”代替了目前国内外一贯采用的串联谐振电路，成本仅增加0.2元，即可解决传统电路结构本质上存在的一些问题，从而实现了使输出电流波形和频率稳定；减小对空间的射频干扰和对电网的尖峰干扰；有效降低峰值系数；采用两个小扼流圈可使原有扼流圈发热分散。④灯管的两个阴极间串联有正温系数的热敏电阻PTC，以实现预热启辉，从而可使灯管使用寿命延长。

附图说明：

图1为本实用新型采用功率MOS管的电原理图；

图2为本实用新型采用双极型功率晶体管的电原理图。

下面结合本实用新型附图作进一步描述。

实施例1：

如图一所示，整流滤波电路由低通滤波电路LF、CF、整流桥D1－D4以及开关电容滤波电路C1、C2组成，低通滤波电路LF、CF的输入经保险丝接入220V交流电源，整流桥D1－D4的输出正端与C1正端连接，输出负端与C2负端连接，低通滤波电路由LF、CF接成普通LC滤波电路，它对逆变器产生的高频干扰呈现较大的感抗，具有良好的抑制作用，开关电容滤波电路中的开关电路与整流桥的正负端及电容C1、C2的中点相连接。逆变电路为普通的功率MOS管半桥逆变电路，它由功率MOS管M1、M2、二极管D5、双向触发二极管DB、电容C3、C4、脉冲变压器原付边（L1、L2、L3）、电阻R3－R6及稳压管DW1、DW2组成，其输入端与整流滤波电路输出端连接。谐振电路由L4、L5、C6、C7及灯管灯丝构成，扼流电感L4与逆变电路的输出端连接，灯管的一个阴极与扼流电感L5连接，另一个阴极经交流电容器C5与整流电路正输出端相连接，同时也与电容C6的一端连接，C6的另一端连接于L5和L6的中点。正温系数热敏电阻PTC和C7并联后，串联在灯管的两个阴极之间，作延时预热启动。保护电路由过流信号取样电路、稳压管DW3、单向可控硅SCR和小功率晶体管T构成，其中可控硅的触发极经电阻R9、稳压管DW3与信号取样电路相连接，阳极连接于分压电阻R1和R2之间，阴极与小功率管的基极连接，小功率管的集电极与功率MOS管M2的栅极相连接。其中的信号取样电路由与L4共磁芯的电感L6、快速二极管D6、电阻R7、R8及电容C8组成。

它的工作原理如下：

通电后，市电通过保险丝F1，由LF、CF滤波，一方面滤除来自电源的干扰，另一方面大大减弱逆变器的高频干扰电流对电源侧的影响。一旦电源电压过高或电路异常，F1迅速熔断，作输入侧异常保护。滤波后的交流电经整流桥D1－D4整流，配合开关电路向C1、C2串联充电，输出直流约250V左右，由于此滤波方式充电电容相对较小，即充电时间长，放电容量却较大，从而可显著减小谐波含量，提高入端功率因数。在接通电源的同时，电容C3经电阻R3充电，当C3的电压充电到双向触发二极管DB的触发电压时，DB触发导通，电流经R3、DB至功率MOS管M2的栅极，使M2导通，同时有一电流经C5通过谐振电路（包括灯丝），随后脉冲变压器的付边L1的感应电流使M1导通，而另一付边L2因相位与L1相反，迫使M2很快截止，在谐振电路的作用下，将使M2重新导通，M1截止，如此反复，高频振荡由此而形成。混合谐振电路由L4、L5、C6、C7及灯管灯丝构成，在启辉前L4和C6产生高电压，启动后使谐振回路电流成正弦波，L5起电流平衡作用，C7与热敏电阻PTC并联后，串在灯丝两阴极间，在启辉前起预热作用，启动后除去干扰波，最终供给灯丝稳定工作所需的高频电流。电路起振后，由于R3、C3、DB形成的充放电频率远小于功率管的振荡频率，因此C3上的电压经D5释放，始终充不到DB的击穿电压。常态下，L6上的感应电压经D6、R7、C8和R8整流滤波，C8上的电压不足以使稳压管DW3导通，故SCR和T均截止。当电源电压过高或灯管出现异常状态，反应在谐振电路中，将出现过流，此时电感L6感应到的电压信号很快升高，C8上的电压只要达到DB3的稳压值，DB3就导通，SCR的控制极就有电流产生并随之导通，小功率管T则立即饱和，导致振荡电路的M2截止，使振荡电路停振，此时整个电路处于闭锁状态。只有异常状态解除，才会从新建立振荡使灯管工作。

实施例2：

如图二所示，它的整流滤波电路、谐振电路、灯丝预热电路和保护电路及其工作原理与上例相同。不同的是由双极型功率晶体管T1、T2构成逆变电路的核心，C9、C10分别串联在T1、T2的基极回路中，再与R3、R4、R5和R13的参数合理配置，以便提供合适的工作点，D7、R10和D8、R11分别提供了T1、T2的基极反向释放通路，R12和R14起电流负反馈作用。电路通电0.4秒左右，自动从甲类工作状态转换为丙类，基极自身有一定的负偏压，以减小基区的存储效应，使T1、T2轮流工作时，保证先截止而滞后导通，大大减少了由于两管T1、T2同时导通引起的贯串短路故障。本实施例的优点在于，不使用热敏电阻，即可由电路自身形成灯启动时的延时预热功能，其它优点同上，但两振荡管T1、T2工作不如上例的M1、M2可靠，发热也相对较大。

Claims

1、一种混合谐振式电子镇流器，它包括整流滤波电路、高频逆变电路、谐振电路、灯丝预热电路和保护电路，其特征在于由低通滤波电路LF、CF配合整流桥D1-D4及开关电容滤波电路C1、C2完成整流滤波功能；逆变电路以功率MOS管M1、M2为核心构成；输出谐振电路由L4、L5、C6、C7及灯管灯丝构成，扼流电感L4与逆变电路的输出端连接，灯管的一个阴极与扼流电感L5连接，另一个阴极经交流电容器C5与整流电路正输出端相连接，同时也与电容C6的一端连接，C6的另一端连接于L5和L6的中点；正温系数热敏电阻PTC与电容C7并联后，串在灯丝的两阴极之间；保护电路由过流信号取样电路、稳压管DW3、单向可控硅SCR和小功率晶体管T构成，其中可控硅的触发极经电阻R9、稳压管DW3与信号取样电路相连接，阳极连接于分压电阻R1和R2之间，阴极与小功率管的基极连接，小功率管的集电极与功率MOS管M2的栅极相连接。

2、根据权利要求1所述的混合谐振式电子镇流器，其特征在于低通滤波电路由LF和CF接成不对称的T型网络。

3、根据权利要求1、2所述的混合谐振式电子镇流器，其特征在于低通滤波电路还可由LF和CF接成普通的LC低通滤波器。

4、根据权利要求1所述的混合谐振式电子镇流器，其特征在于混合谐振电路的参数如下配合：C7的电容量小于或等于C6的三分之二，L4的电感量大于或等于L5的两倍，C5的电容量则远远大于电容C6和C7的电容量，其中电感L4还可串联于C5支路上，它的一端连接于C5的右端，另一端与C6和灯丝的一端相连。

5、根据权利要求1所述的混合谐振式电子镇流器，其特征在于逆变电路的功率MOS管可由双极型功率晶体管T1、T2代替，仅改变相应的驱动电路结构及参数，即可实现对灯管的自动延时预热启动。

6、根据权利要求1所述的混合谐振式电子镇流器，其特征在于保护电路的稳压管可由双向触发二极管代替，还可使信号取样电路的感应线圈绕在脉冲变压器的磁芯上，用于感应过流信号。