CN2333138Y

CN2333138Y - 高强度气体放电灯电子镇流器

Info

Publication number: CN2333138Y
Application number: CN 98204508
Authority: CN
Inventors: 孙多春; 王涟; 李璜
Original assignee: BEIJING INTERNATIONAL TECHNOLOGY COOPERATION CENTER
Current assignee: BEIJING INTERNATIONAL TECHNOLOGY COOPERATION CENTER
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-08-11
Anticipated expiration: 2008-05-12

Abstract

高强度气体放电灯电子镇流器其特征在于:它含有电磁干扰滤波器、整流滤波器、以芯片MC34262为主并含有储能电感、功率场效应管、超快速软恢复二极管、储能电容的升压变压器、以芯片IR2155为主用以控制二个交替导通的场效应管的振荡驱动和功率输出电路、LC串联谐振电路、放电灯和可控硅控制保护电路。它具有在高频启动下最大启动电流小、功率转换效率高、温升低、工作电压范围宽、在开路、短路、热灯再起辉等状态下可全性能保护以及适用性强等优点。

Description

高强度气体放电灯电子镇流器

本实用新型涉及一种高强度气体放电灯电子镇流器，属于电子镇流器制造技术领域

高强度气体放电灯电子镇流器一般含有电磁干扰滤波器、整流滤波器、有源功率因数校正电路、振荡驱动电路、功率输出电路、谐振电路、控制保护电路和放电灯。专利号为96234453.2，名称为“高气压放电灯的电子镇流器”和专利号为96240085.8，名称为“一种高强度气体放电灯的电子镇流器”分别公开了目前常用的两种气体放电灯电子镇流器，它们普遍存在着谐波含量高(导致功率因数下降)、保护措施不完善、线路复杂、可靠性低、自身功耗及温升高等缺点，有的对金属卤化物灯还存在着严重的声共振问题。

本实用新型的目的在于提供一种高功率因数、大功率、宽电压适用范围、全性能保护的高强度气体放电灯电子镇流器。

本实用新型的特征在于：一种高强度气体放电灯电子镇流器含有电磁干扰滤波器、整流滤波器、有源功率因数校正电路、振荡驱动电路、功率输出电路、谐振电路、控制保护电路和放电灯，其特征在于：所述的电磁干扰滤波器1含有由电阻R6、铁芯电感L3、电容C8、铁芯电感L4、电容C9和对地滤波电容C10、C11组成的用于抑制差模和共模干扰的两级复合的电感电容滤波电路以及与上述滤波电路并联的用压敏电阻R5组成的浪涌吸收器；所述的整流滤波器2含有二极管全波整流电路B1和输出滤波电容C1；所述的有源功率因数校正电路3是一个由其输入电容C1上的电压供给的储能电感L1、n沟道增强型功率场效应管Q1、其脚5经限流电阻R10和储能电感L1的付边输出端相连、脚7接功率场效应管Q1的栅极、脚4接功率场效应管Q1的源极和对地的采样电阻R1、脚8与接于电容C1和地之间的由电阻R9和电容C13串联组成的阻容分压支路的中点相连并再反接一个整流二极管D3后与电感L1的付边输出端相连、脚3与接于电容和地之间的由电阻R7和由电阻R8、电容C12并联组成的阻容滤波电路相串联组成的阻容分压、滤波电路的中点相连，脚1和脚2分别经电阻R12、电容C14接地而脚6直接接地的用芯片MC34262构成的控制芯片IC1、正端同时接功率场效应管Q1的漏极和电感L1的另一端而负端接由电阻R11、R12串联后再并联储能电容C2的阻容滤波储能电路的超快速软恢复整流二极管D1以及上述储能电容C2组成的升压变压器；所述的振荡驱动电路6由其脚7,5分别经电阻R3、R4与功率场效应管Q2、Q3的栅极相连、脚2、3、4依次分别与由电阻R2、电容C6串联组成的阻容振荡电路的充、放电端和接地端相连的用芯片IR2155构成的振荡驱动芯片IC2构成；所述的功率输出电路4是一个由漏极与整流二极管D1的负极相连而源极接芯片IC2的脚6的n沟道增强型功率场效应管Q2、漏极接芯片IC2的脚6而源极接地的另一个n沟道增强型功率场效应管Q3以及一端与电感L2相联的电容C4组成的一个无输出变压器电路；所述的谐振电路5由另一端与芯片IC2的脚6相连的电感L2和接于电感L2和地之间的电容C3组成；所述的放电灯λ是接于电容C4另一端与地之间的；所述的控制保护电路7含有输入端并联有与储能电感L1相藕合的电感线圈L5而输出端同时并联了储能电容C16、滤波电容C17的二极管全波整流电路B2、并联于上述电路B2的输出对地端的由电阻R17和稳压二极管D6反向串联而成的稳压支路、集电极同时接电阻R17和上述电路B2的输出端、基极接稳压二极管D6的负极而发射极先正接二极管D2后与芯片IC2的脚8相连再接着经电容C7后与芯片IC2的脚6相连且该发射极又直接与芯片IC2的脚1相接的开关三极管Q5、漏极接开关三极管Q5的基极、源极接地而橱极对地并联着电阻R18、电容C18的n沟道增强型场效应管Q4、正极接开关三极管Q5的发射极并对地同时并联着储能电容C19和滤波电容C5、负极接场效应管Q4的橱极而控制极接放电灯λ的端电压反馈电路的稳压二极管D5的正极的可控硅管D7以及由并联于放电灯λ两端的用R14、R15串联组成的电阻分压支路、并联于电阻R15两端的由正接的二极管D4和电阻R13相串接后再串接一个并联有充放电电容C15的电阻R16的充放电支路与一个正接于可控硅管D7的控制极与电阻R13和电容C15连接点之间的稳压二极管D5共同组成的一个放电灯λ的端电压反馈电路。

其详情请见附图。

实验证明：本实用新型达到了予期目的。

为了在下面结合实施例对本实用新型作详尽描绘，现把本申请文件所使用的附图名称及编号简介如下：

图1：高强度气体放电灯电子镇流器的电路原理框图；

图2：高强度气体放电灯电子镇流器的电路原理图。

实施例：

请见图1～2。其中功率场效应管Q1～Q3均为IRFP450，二极管D1、D2分别为MUR460,MUR160。

二极管全波整流电路B1的输出为峰值310伏的脉动电压，经升压变压器后在储能电容C2上的输出为400伏直流高压，纹波电压小于2％。这是因为：控制芯片IC1检测到储能电感L1上的脉动电流后，便通过单推挽输出脚7向功率场效应管Q1的栅极输出高频开关控制用的矩形波电压信号，使功率场效应管Q1高速开关，从而使峰值电感电流严格按照正弦轨迹扫描，使整流管D1的导通角扩展到十分接近于180度，从而使功率因数大于0.989，只要整流管D1采用开关时间小于100ns的超快速软恢复二极管便可适应功率场效应管Q1的高速开关工作状态，达到上述水平。同时，也大大提高了本电子镇流器对电压波动的容忍度，即使电源电压在120伏～265伏之间波动时，它仍可正常工作。

振荡驱动电路6和功率输出电路4共同组成了转换器，以便把直流高压转换成大功率驱动用的交变电压信号经功率场效应管Q2的源极和Q3的漏极的连接点加到由电感L2和电容C3组成的串联谐振电路去点燃气体放电灯λ。功率场效应管Q2、Q3的栅极分别受振荡驱动电路脚7、脚5输出的相互交替出现且时间间隔为1us的方波电压信号所驱动，同时又避免了功率场效应管Q2、Q3的共态导通。其中，电容C4的容量足够大，对于交变信号可视为短路，以确保气体放电灯λ有足够的起燃电压，同时也起隔直作用，以便在Q2截止，Q3导通时起直流电源的作用。由于是用振荡驱动芯片IC2直接驱动功率场效应管Q2、Q3，故无需变压器藕合，从而提高了电路的集成度和可靠性，改善了整机的性能指标，使温升大为降低。

谐振电路5由电感L2、电容C3串联组成，由于就电容量而言，电容C4>>电容C3，对交变信号可视为短路，从而使气体放电灯λ近似地与电容C3并联。气体放电灯λ在起辉以前，其等效阻抗很高，可达数百千欧以上，因此，谐振电路Q值很高，电容C3及气体放电灯λ两端可获得很高的串联谐振电压以利于起辉。当谐振频率f_o与输入信号频率f相同时，其串联谐振电压值可接近输入电压的Q倍，此时，电感L2、电容C3中的电流也很大，当然，气体放电灯λ的类型不同，其启动电压的大小也应有所区别。在放电灯λ启动后，其等效阻抗迅速降低，放电灯λ中出现小电流，谐波电路损耗加大，阻尼加大，Q值下降，它处于非谐振状态，此时，放电灯λ与电感L2分压，电容C3只起分流作用。

在控制保护电路7中，二极管全波整流电路B2的输入来自于和储能电感L1藕合的电感线圈L5，其输出经滤波后加到相串联的电阻R17及稳压二极管D6上。在正常工作状态下，放电灯λ的电压为交变信号，经二极管D4、电阻R13后向电容C15充电，同时，这交变信号也经稳压二极管D5加到可控硅管D7的控制极，使其处于截止状态，但开关三极管Q5是导通的，二极管全波整流电路B2可由此经自举二极管D2向电容C7充电并向芯片IC2的脚8供电。同时也向脚1直接供电。当气体放电灯λ处于开路、短路和热灯再起辉等异常状态时，电容C15两端电压便升高，击穿稳压二极管D5，使可控硅管D7导通，向电容C18充电，电压达到阀值后，功率场效应管Q4导通，开关三极管Q5截止使转换器停止工作，从而有效地保护了电子镇流器和气体放电灯λ不受损坏；尤其是在热灯再启辉时，若连续高压启动，并联在气体放电灯λ两个电极之间的辅助电阻便会吸收很大功率，损坏电子镇流器或气体放电灯λ，因此，更需要保护电路动作，关断转换器，使其延时等待。

由此可见，本实有新型的优点在于：

1．从整体上把电子镇流器与气体放电灯λ作为一个系统加以研究，尤其注重两者工作状态的匹配。如：它在采用高频触发、高频工作状态以缩短启动时间的同时，还使串联谐振电路中的电感L2起镇流作用，以便抑制当气体放电灯λ由辉光放电向弧光放电过渡时由于负阻特性而产生的最大启动电流。又如：把转换器的工作频率选定在无声共振区频率窗口的中点附近，以有效地避免在高频工作状态下气体放电灯λ内产生的声共振效应，因非属于本申请文件的范围，不予详述。

2．工作电压范围宽，在120伏～265伏交流电下均能长期、稳定、可靠运行。

3．在开路、短路、热灯再启辉等异常状态下均具有自恢复型全性能保护功能。

4．功率转换效率高，可达95％以上，因而温升低，大大提高了可靠性和元器件使用寿命。以250瓦电子镇流器为例，总体温升仅为10℃-15℃，远优于国外大公司同类产品指标，如德国OSRAM公司70瓦钠灯电子镇流器温升为28℃。

5．稍作调整便可适用于多种不同启动要求和不同灯口电压的气体放电灯λ，有利于组织多种规格产品的生产。

Claims

1．一种高强度气体放电灯电子镇流器含有电磁干扰滤波器、整流滤波器、有源功率因数校正电路、振荡驱动电路、功率输出电路、谐振电路、控制保护电路和放电灯，其特征在于：所述的电磁干扰滤波器(1)含有由电阻R6、铁芯电感L3、电容C8、铁芯电感L4、电容C9和对地滤波电容C10、C11组成的用于抑制差模和共模干扰的两级复合的电感电容滤波电路以及与上述滤波电路并联的用压敏电阻R5组成的浪涌吸收器；所述的整流滤波器(2)含有二极管全波整流电路B1和输出滤波电容C1；所述的有源功率因数校正电路(3)是一个由其输入电容C1上的电压供给的储能电感L1、n沟道增强型功率场效应管Q1、其脚5经限流电阻R10和储能电感L1的付边输出端相连、脚7接功率场效应管Q1的栅极、脚4接功率场效应管Q1的源极和对地的采样电阻R1、脚8与接于电容C1和地之间的由电阻R9和电容C13串联组成的阻容分压支路的中点相连并再反接一个整流二极管D3后与电感L1的付边输出端相连、脚3与接于电容和地之间的由电阻R7和由电阻R8、电容C12并联组成的阻容滤波电路相串联组成的阻容分压、滤波电路的中点相连，脚1和脚2分别经电阻R12、电容C14接地而脚6直接接地的用芯片MC34262构成的控制芯片IC1、正端同时接功率场效应管Q1的漏极和电感L1的另一端而负端接由电阻R11、R12串联后再并联储能电容C2的阻容滤波储能电路的超快速软恢复整流二极管D1以及上述储能电容C2组成的升压变压器；所述的振荡驱动电路(6)由其脚7,5分别经电阻R3、R4与功率场效应管Q2、Q3的橱极相连、脚2、3、4依次分别与由电阻R2、电容C6串联组成的阻容振荡电路的充、放电端和接地端相连的用芯片IR2155构成的振荡驱动芯片IC2构成；所述的功率输出电路(4)是一个由漏极与整流二极管D1的负极相连而源极接芯片IC2的脚6的n沟道增强型功率场效应管Q2、漏极接芯片IC2的脚6而源极接地的另一个n沟道增强型功率场效应管Q3以及一端与电感L2相联的电容C4组成的一个无输出变压器电路；所述的谐振电路(5)由另一端与芯片IC2的脚6相连的电感L2和接于电感L2和地之间的电容C3组成；所述的放电灯λ是接于电容C4另一端与地之间的；所述的控制保护电路(7)含有输入端并联有与储能电感L1相藕合的电感线圈L5而输出端同时并联了储能电容C16、滤波电容C17的二极管全波整流电路B2、并联于上述电路B2的输出对地端的由电阻R17和稳压二极管D6反向串联而成的稳压支路、集电极同时接电阻R17和上述电路B2的输出端、基极接稳压二极管D6的负极而发射极先正接二极管D2后与芯片IC2的脚8相连再接着经电容C7后与芯片IC2的脚6相连且该发射极又直接与芯片IC2的脚1相接的开关三极管Q5、漏极接开关三极管Q5的基极、源极接地而栅极对地并联着电阻R18、电容C18的n沟道增强型场效应管Q4、正极接开关三极管Q5的发射极并对地同时并联着储能电容C19和滤波电容C5、负极接场效应管Q4的栅极而控制极接放电灯λ的端电压反馈电路的稳压二极管D5的正极的可控硅管D7以及由并联于放电灯λ两端的用R14、R15串联组成的电阻分压支路、并联于电阻R15两端的由正接的二极管D4和电阻R13相串接后再串接一个并联有充放电电容C15的电阻R16的充放电支路与一个正接于可控硅管D7的控制极与电阻R13和电容C15连接点之间的稳压二极管D5共同组成的一个放电灯λ的端电压反馈电路。