CN2405393Y

CN2405393Y - 数字式镇流器

Info

Publication number: CN2405393Y
Application number: CN 00229174
Authority: CN
Inventors: 郭永强; 耿军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-11-08
Anticipated expiration: 2010-01-26

Abstract

本实用新型公开了一种数字式镇流器,它包括保护电路、电磁干扰滤波器、整流滤电路、灯管LC串联谐振电路和输出电路,还包括由功率因数控制电路、数字振荡电路、电泵电路和驱动电路构成的集成模块电路,以及输出反馈式保护电路。以专用模块电路为核心,由独立的电路产生数字脉冲,经数字延时,使驱动脉冲有固定的死区,消除半桥功率管的“共态导通”现象,使镇流器可靠工作,功率因数几乎为1,而且电路结构简单可远距离调光,以及同时驱动多盏灯管。

Description

数字式镇流器

本实用新型涉及一种启亮荧光灯管的镇流器，尤其是电子镇流器。

目前市场上供应的各款电子镇流器，其电路结构中大都采用包含有电压馈电半桥式电路，该电路是利用振荡磁环线圈的反馈，产生脉冲来驱动半桥的两只功率晶体管，使两只功率晶体管交替导通工作，驱动灯管发亮。这类电路的不足这处在于：由于振荡线圈的工作频率，即半桥的驱动频率工作在自由频率状态，而磁环线圈的工作频率离散性很大，振荡频率很不容易稳定，并且易受外界干扰而产生重叠脉冲，使半桥功率晶体管的驱动脉冲波形极易变坏，导致功率晶体管的控制失灵。同时，由于两个驱动脉冲之间没有死区，容易造成两只功率晶体管呈现“共态导通”现象，即出现两只功率晶体管同时导通/短路状态，使整个电路电流急剧增高，该两只功率晶体管和其它元件被烧毁。还有一个问题就是一般的镇流器都没有功率因数较正电路，功率因数低，使大量的高频谐波串入电网，严重影响电网的质量。

本实用新型的任务是提供一种振荡频率稳定、可消除半桥功率管的“共态导通”现象，并可远距离调光的数字式镇流器；该镇流器的工作应可靠，功率因数高，使用安装方便。

为完成上述任务，本实用新型包括输入过流/过压保护电路、电磁干扰滤波器、整流滤波电路、充电泵电路、数字振荡电路、驱动电路、灯管LC串联谐振电路，其特征在于还包括功率因数校正电路，延时调光电路和输出反馈式保护电路。其中，由包括有源功率因数控制电路、数字振荡器、延时调光电路、充电泵电路和驱动电路构成集成模块电路。

上述电路构成的数字式镇流器，采用了专用的集成模块电路为镇流器的控制核心，以独立的电路产生数字脉中、经数字延时，使驱动脉冲之间有固定的死区，以消除半桥功率开关管的“共态导通”现象，确保输出高能度的脉冲来驱动半桥功率开关管，使其能可靠的工作。电路中设计有独特的输出反馈式保护电路、功率因数校正电路和远距离调光电路，使镇流器的性能和可靠性提高，技术指标得到保证，还可实现多种功率输出，同时驱动多盏灯管。

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

在图1中，由熔断器F和电阻R₁构成电源输入过压/过流保护电路；由电感L₁、L₂、电容C₁和电阻R₂构成电磁干扰滤器。其中，熔断器F一端与电源输入端连接，另一端与电阻R₁和电感L₁的一端连接。电阻R₁的另一端与电源输入的另一端、电感L₂的一端连接。电感L₁和L₂的另一端接由二极管D₁～D₄和电容C₃构成的全桥整流滤波电路的输入端，电容C₁和电阻R₂都并接于该整流滤波电路的两输入端之间。电感L₃、场效应管Q₁、二极管D₅、电阻R₃～R₁₀、电容C₄～C₆及模块电路IC中的有源功率因数控制电路PFC构成功率因数校正电路。其中，电感L₃的原边一端与直流电源的正极、电阻R₃、R₄的一端连接，另一端与二极管D₅正极、场效应管Q₁的源极连接。二极管D₅的负极与电容C₄一端、电阻R₅、R₁₅、R₁₇的一端连接。电阻R₃的另一端与集成模块IC的脚3、电容C₅和电阻R₇的一端连接。电阻R₄的另一端与集成模块IC的脚4、电阻R₁₁的一端连接。电阻R₅的另一端与集成模块IC的脚2、电阻R₁₀的一端连接。场效应管Q₁的漏极与电阻R₈、R₉的一端连接，栅极与集成模块IC的脚6连接。电阻R₈的另一端及电容C₆的一端与集成模块IC的脚1连接。电阻R₇、R₉、R₁₀、电容C₅、C₆的另一端与直流电源负极连接。电感L₃的副边一端接电源负极，另一端通过电阻R₆与集成模块IC的脚5连接。由有源功率因数控制电路PFC、数字振荡电路OSC、延时调光电路、充电泵电路和半桥功率管驱动电路构成集成模块电路IC-K7525，该集成模块电路K7525是本企业的型号。其中，模块的脚1、2、3、5、6是功率因数控制电路PFC的控制输入端，脚4是充电路控制输入端，脚8是电源负极端，脚7是调光控制端，脚8、9、10是驱动信号输出端。在该模块K7525中，功率因数控制电路PFC的输出端接数字振荡电路OSC的输入端；数字振荡电路OSC的输出端分别接驱动电路的输入端和通过电阻R₂₁接延时调光电路输入端，即场效应管Q₆的栅极。在延时调光电路中，场效管Q₆的栅极还连接振荡电路OSC的一输入端和集成模块IC的脚7，源极接模块IC脚8，漏极接电容C₁₈和C₁₉交接点，电容C₁₈的另一端分别接和通过电阻R₂₀接驱动电路的控制输入。充电泵电路的输出端接驱动电路的一个输入端，向驱动电路提供驱动电压。驱动电路的三个输出端9、10、11分别接功率输出场效应管Q₂、Q₃的栅极、两管源漏极的交接点和栅极。调光电路由集成模块电路IC中的振荡电路OSC延时调光电路和外接的电容C₇、电阻R₁₉，以及与接线端子X₄、X₅连接的电位器构成。可通过调节外接的电位器调节振荡频率和延迟时间，达到远距离调光的目的。其中，电阻R₁₉一端和电容C₇的另一端接模块IC-K7525脚7，电阻R₁₉的另一端接接线端子X₅，电容C₇的另一端接接线端子X₄。由电容C₈～C₁₁、C₁₅、C₁₇、二极管D₆～D₁₀、晶体管Q₂、Q₃构成输出反馈式保护电路。由场效应管Q₂、Q₃构成半桥功率输出电路，其中，场效应管Q₂的漏极接二极管D₅的负极；场效应管Q₃的源极接电阻R₁₃、R₁₄、电容C₁₅、C₁₇及灯管DA、DB的脚3的交接点。电容C₈和电阻R₁₂串接后，一端接场效管Q₂、Q₃的源一漏极的交接点，以及电感L₄、L₅的交接点，另一端接二极管D₇和D₈的交接点。晶体管Q₄、Q₅的集电极、发射极、二极管D₆和电容C₉都跨接于二极管D₇的负极与电源负极之间。二极管D₇的负极还与电阻R₁₁的另一端连接。二极管D₈的正极与电源负连接。电容C₁₀、C₁₁分别跨接于晶体管Q₄、Q₅的基极与发射极之间；晶体管Q₅的基极还与电阻R₁₄的另一端连接；晶体管Q₄的基极还与二极管D₉、D₁₀的负极连接。二极管D₉的正极与电容C₁₅的另一端、电阻R₁₅和R₁₆的交接点连接。二极管D₁₀的正极与电容C₁₇的另一端、电阻R₁₇、R₁₈的交接点连接。由电感L₄、L₅、电容C₁₂～C₁₄、C₁₆、电阻R₁₅～R₁₈构成灯管DA、DB的谐振电路。其中，电感L₄、L₅分别与电容C₁₂、C₁₃串接，分别与灯管DA、DB的管脚1连接。电容C₁₄、C₁₆分别跨接于灯管DA、DB的管脚2与4之间；灯管DA的管脚4还通过电阻R₁₆与电阻R₁₅及二极管D₉正极连接；灯管DB的管脚4还通过电阻R₁₈与电阻R₁₇及二极管D₁₀正极连接。

本数字式镇流器的工作原理为：

市电由输入端X₁、X₂，经由熔器F和电阻R₁构成的电源输入保护电路，以及由电感L₁、L₂、电容C₁和电阻R₁构成的电磁于扰滤波器、由二极管D₁～D₄和电容C₃构成的全桥整流滤波器后，成为直流电源，输给功率因数校正电路的升压电感L₃，功率因数校正电路的工作原理基于升压电感L₃电流与电压之间物理关系，在功率管Q₁导通时，升压二极管D₅则截止，滤波电容C₄通过灯管DA、DB放电。当功率Q₁由导通跃变为关断时，电感L₃产生的突变电势使二极管D₅正向偏置而导通，电感L₃中的储能经二极管D₅释放，对电容C₄充电。由于功率管Q₁和二极管D₅交替导通，使整流器输出电流经电容L₁₃连续流动。这就意味着整流二极管在交流电源电压的半个周期内，导通角趋于180度。全波整流输出直流电压通过阻R₁₀、R₅组成的电阻分压器取样输入到集成模块IC-K7525内的有源功率因数控制电路PFC，以保证通过电感L₃的电流时刻跟踪输入电压按正弦规律变化的轨迹。通过电感L₃的三角形高频电流的锋值包迹波正比于输入交流电压，其平均电流呈正弦波形，这就意味着电源输入电流也呈正弦波。直流输出电压被检测后输入到集成模块电路IC，其内部的功率因数控制电路PFC输出可调脉冲驱动信号来调节功率开关管Q₁的开关占空比，以使输出电压稳定在400V。功率因数校正电路输出的电压经过电阻R₈降压对电容C₆充电，形成启动电压，输入致集成模块电路IC的1脚，供给内部数字振荡器OSC产生振荡，振荡脉冲通过数字延时电路而产生带有死区的脉冲信号输入驱动电路。充电泵电路的作用是提供给功率管Q₂、Q₃所需的驱动电压。从而驱动半桥功率管Q₂、Q₃轮流导通工作。经过上述的控制，可将镇流器的功率因数提高到几乎为1的水平。半桥功率输出分为两路：一路经电容C₈和电阻R₁₂极管D₇、D₈进行整流、由电容C₉滤波，形成集成模块电路IC正常工作1电源，当输出电路过压或过流时，通过二极D₉或D₁₀使晶体管Q₄、Q₅导通，控制集成模块停止工作，使镇流器电路不工作，从而起到保护的作用。另一路输出到电感圈L₄、L₅、电容C₁₂、C₁₃、C₁₄、C₁₆、电阻R₁₅～R₁₈构成两路LC串联谐振式灯启动与限流电路，使两支灯管DA、DB发光，电容C₁₂、C₁₃隔断灯管/负载的直流回路。外接的调光电位器经过电容C₁₉消噪后接入集成模块电路IC内部的数字振荡器OSC使之改变频率和延时控制，从而实现调光。

本数字式镇流器，具有设计新颖、电路简单，而且利用该技术可实现多种功率输出，同时驱动多盏灯管。

实施例：

灯管类型：2×40W荧光灯管

电源电压；AC220V±20％

电源频率：50～60Hz

平均消耗功率：80W

工作电流：330mA

适应温度：-40℃～+60℃

功率因数：≥0.99

寿命：＞20000小时

Claims

1、一种数字式镇流器，由包括过流/过压保护电路、电磁干扰滤波器、整流滤波电路、有源功率因数控制电路(PFC)、数字振荡电路(OSC)、充电泵电路、驱动电路、灯管LC串联谐振电路和输出电路，其特征在于：还包括功率因数校正电路、延时调光电路和反馈式保护电路构成。

2、根据权利要求1所述的数字式镇流器，其特征在于：由包括有源因数电路(PFC)、数字振荡电路(OSC)、充电泵电路、延时调光电路和驱动控制电路构成集成模块电路；其中，该模块的脚(1～3)和5为有源功率因数控制电路的控制输入端，脚(4)为充电泵电路的控制输入端，脚(7)为调光电路的控制端，脚(9～11)为驱动控制信号输出端。

3、根据权利要求1或2所述的数字式镇流器，其特征在于：所述的调光电路由包括集成模块(K7525)中的延时调光电路和外接电路构成；其中，延时调光电路中的场效管(Q₆)栅极通过电阻(R₂₁)与数字振荡电路的输出端，以及与集成模块电路的脚(7)连接，源极与集成模块电路的脚(8)和电容(C₁₉)的一端连接，漏极接电容(C₁₈、C₁₉)的交接点；电容C₁₈的另一端接驱动控制电路的输入端，还通过电阻(R₂₀)接驱动控制电路的另一输入端；外接电路的电阻(R₁₉)的一端接调光电位器的接线端(X₅)，另一端接电容(C₇)的一端和集成模块电路的脚(7)；电容(C₇)的另一端接调光电位器的另一接线端(X₄)和电源负极。

4、根据权利要求1所述的数字式镇流器，其特征在于：输出反馈式保护电路由包括电容(C₈～C₁₁、C₁₅、C₁₇)、电阻(R₁₂～R₁₄)、晶体管(Q₄、Q₅)和二极管(D₆～D₁₀)构成，其中，电容(C₈)和电阻(R₁₂)串接后，一端接半桥功率管(Q₂、Q₃)的输出端，另一端接二极管(D₇)正极、二极管(D₈)负极；二极管(D₈)正极接电源负极；二极管(D₇)负极通过电阻(R₁₁)接集成模块电路(K7524)的脚(4)；晶体管(Q₄、Q₅)的集电极和发射极、二极管(D₆)、电容(C₉)都跨接于二极管(D₇)的负极与电源负极之间；电容(C₁₀、C₁₁)分别跨接于晶体管(Q₄、Q₅)的基极与发射极之间；晶体管(Q₅)的基极还通过电阻(R₁₄)与灯管(DA、DB)的脚(3)，以及场效应管(Q₃)的源极和电阻(R₁₃)连接；晶体管(Q₄)的基极还与二极管(D₉、D₁₀)的负极连接；二极管(D₉)正极分别通过电容(C₁₅)、电阻(R₁₆)与灯管(DA)的脚(3和4)连接；二极管(D₁₀)也分别通过电容(C₁₇)、电阻(R₁₈)与灯管(DB)的脚(3和4)连接。