CN2744121Y - 电荷泵式电子镇流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电荷泵式电子镇流器，包括桥式整流电路，由泵电容Cin、二极管Dc与储能电容CB组成的电荷泵电路，由晶体管Q1及Q2组成的DC/AC逆变电路，由电感Lr1及电容Cr1组成的第一级谐振电路及隔直电容Cb1，还包括有快速恢复箝位二极管Da1、Da2，其中二极管Da2的正极接在直流电源总线地端N，负极接在谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处；另一只二极管Da1的正极与泵电容Cin的一端E处相并接，然后再接到谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处，负极则接到逆变器开关晶体管Q1的漏极或集电极。这样就可使线路功率因数λ近于1，同时保证灯电流波峰比小于1.7，THD小于10％，所以本实用新型结构简单，能真正达到对荧光灯电子镇流器的国家标准要求。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种电荷泵式电子镇流器，适用于荧光灯。
【背景技术】
在荧光灯电子镇流器中，通常采用一个桥式整流器电路，将输入的50Hz/60Hz交流(AC)电源转变成直流(DC)电源，然后存储在一个大的电解电容器(也叫存储电容器)GB中，作为该系统的一个稳定的DC电源，如图1所示。这种镇流器只有当输入交流电压上升到高于存储电容器上的电压时，整流二极管才导通，使输入电流波形呈现大尖峰形式，如图2所示。
理想的电子整流器应该是，从交流电网汲取的电流，其波形应该正比于该输入电压波形变化，并且与之同相。只有在这种情况下，即电子镇流器输入电压的正弦波形与输入电流的波形正好相对应时，电子镇流器的线路功率因数λ才可达到I(P＝I·V·COSa，只有当电流与电压向量角a＝0时，COSa＝1)。为使电子镇流器的输入电压与输入电流同为正弦波，且同相变化，近年来采用一种“电荷泵式”电子镇流器电路，如图3所示。在图3中，谐振电感Lr与电容Cr是谐振元件，Cb1是隔直电容器，在普通电子镇流器的整流桥D1-D4之后，紧接高频逆变器(指图3虚线框内部份)，在该电路中增加了一只充电电容Cin和二极管Dc。其中充电电容Cin一端接在逆变器高频输出端，按类似“电荷泵”的方式来调整输入电流波形，这类电路也叫“电荷泵”功率调节器。在这种镇流器中，从镇流器输出端取出高频电压，用于驱动电容Cin和二极管Dc。把电荷“泵入”存储电容CB。通过适当地控制泵电压和正确选择充电电容Cin的大小，使充电电容Cin上电荷的变化紧紧跟随输入电压的变化，从而使功率因数达到0.99以上，这就意味着在电源输入电压为正弦波形时，其输入电流波形也接近于正弦波。但在实际使用中，由于充电电容Cin对高频逆变器电路的影响，充电电容Cin上的电压不能紧跟输入电压Vg变化，结果造成电流总谐波THD＞15％；并且如图4所示的灯电流波形可知，灯电流峰值与其有效值之比，即波峰比也大于2。根据国标《GB/T15144-94-管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求》中规定，灯电流的峰值与方均根值的最大比值，即波峰比不得超过1.7。显然，目前市场上的基本电荷泵式电子镇流器(如图3示)，虽然它能获得高功率因数λ，但却不能获得符合国标规定的低波峰比，故完全有必要对目前的基本电荷泵式电子镇流器进行改进。
【实用新型内容】
本实用新型的目的就是克服现有的基本电荷泵式电子镇流器的不足，提供了一种结构简单、输入输出性能指标均能达到国家标准的电子镇流器。
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
一种电荷泵式电子镇流器，包括桥式整流电路，由泵电容Cin、二极管Dc与储能电容CB组成的电荷泵电路，由晶体管Q1及Q2组成的DC/AC逆变电路，由电感Lr1及电容Cr1组成的第一级谐振电路及隔直电容Cb1，其特征在于：还包括有快速恢复箝位二极管Da1、Da2，其中二极管Da2的正极接在直流电源总线地端N，负极接在谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处；另一只二极管Da1的正极与泵电容Cin的一端E处相并接，然后再接到谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处，负极则接到逆变器开关晶体管Q1的漏极或集电极。
如上所述的电荷泵式电子镇流器，其特征在于：还包括有由电感Lr2及电容Cr2组成的第二级谐振电路，其中电感Lr2的一端串联连接在电容Cb1的一端，另一端连接在灯管的一根灯丝的C端；电容Cr2的一端连接在灯管的灯丝的C端，另一端接到直流电源总线负端N。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 由于在基本电荷泵式电子镇流器的电路中增加了两个快速恢复二极管，使灯管的电压波形Ua没有了100Hz的交流调制波，泵电容Cin上的电压Uc也紧紧跟随电源输入电压Ug的变化，这样就可使线路功率因数λ近于1，同时保证灯电流波峰比小于1.7，THD小于10％，符合《GB/T15144-94-管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求》中规定的要求，所以本实用新型结构简单，能真正达到对荧光灯电子镇流器的国家标准要求。
【附图说明】
图1是荧光灯电子镇流器输入级的电路原理图；
图2是图1的输入电压、电流波形图；
图3是基本电荷泵式电子镇流器电路原理图；
图4是图3的灯电流波形图；
图5是图3的电压波形图；
图6是本实用新型第一实施例的电路原理图；
图7是图6的电压波形图；
图8是本实用新型第二实施例的电路原理图；
图9是图8的波形图。
【具体实施方式】
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：
它的基本思路是：从图5所示的电压波形可看出，由于泵电容Cin的调制作用，电容Cr的电压Ua的包络线上有明显的100Hz纹波，泵电容Cin的电压Uc的变化，也不能跟随输入电源电压Ug的变化。为得到良好的线路功率因数λ，应该滤平Ua的包络，从而可获得正弦输入电流波形。
本实用新型的第一实施例，如图6所示，包括有桥式整流电路1，电荷泵电路2，DC/AC逆变电路3，第一级谐振电路4，隔直电容Cb1和两只快速恢复箝位二极管Da1、Da2。整流电路1由二极管D1-D4组成的，将交流电源(AC)转变为直流电源(DC)；电荷泵电路2由泵电容Cin、二极管Dc与储能电容CB组成；逆变电路3由晶体管Q1及Q2组成，用于DC与AC的转换；第一级谐振电路4由电感Lr1及电容Cr1组成。从图6可看出，在基本电荷泵电路的基础上增加了两只快速恢复箝位二极管Da1、Da2。其中二极管Da2的正极接在直流电源总线地端N，负极接在谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处。另一只二极管Da1的正极与泵电容Cin的E端相并接，然后再接到谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处；二极管Da1的负极则接到逆变器开关晶体管Q1的漏极(当晶体管Q1为MOSFET管时)或集电极(当晶体管Q1为双极性晶体三极管时)并在此漏极处同泵回路二极管Dc的负极和储能电容CB的正极相连接。
如此，在基本电荷泵式镇流器的电路的基础上增加了箝位二极管Da1及Da2后，电容Cr1的电压Ua及泵电容Cin的电压Uc的波形就变成图7的形状。Ua波形上没有了100Hz的交流调制波，泵电容Cin上的电压Uc紧紧跟随电源输入电压Ug的变化。由此分析可知，这样就可达到《GB/T15144-94-管形荧光灯用交流电子镇流器性能要求》中规定的要求：使线路功率因数λ近于1，同时保证灯电流波峰比小于1.7，THD小于10％。
从图7的波形看出由于增加了箝位二极管Da1、Da2，使灯电压Ua不是正弦波形，从而在灯电流中带来了高频谐波分量，这会引进起EMI辐射问题。此外当负载变轻时，该电路会受到较高电压应力。为得到更好的改善，本实用新型在第一实施例的基础上提出了第二实施例，如图8所示，图中电感Lr2和电容Cr2构成第二级谐振电路5，其中：电感Lr2的一端串联连接在电容Cb1的一端，另一端连接在灯管的一根灯丝的C端；电容Cr2的一端连接在灯管的灯丝的C端，另一端接到直流电源总线负端N。这样可以在负载变轻时，把直流母线的电压降低，并且还提供必要的电压变换增益去点亮灯管，同时又能满足高功率因数，低波峰比的要求。
由于Lr2及Cr2的低通滤波作用，灯管电流Ila的波形接近正弦波，其EMI辐射就小了，因为Ua的包络被箝到Udc，灯电流中电网频率的纹波也会很小了，灯电流波峰比也下降了，如图9所示。同时从图9中看出，输入电流Iin与输入电压Ug的波形基本重合。例如在图8中，Lr1＝400MH，Cr1＝1.2uf，Cin＝28nf，Lr2＝800MH，Cr2＝9.4uf，输入电压Ug＝220V 50Hz，Udc＝310V，逆变器工作频率50KHz，功率因数λ＝0.995，THD＝4.5％，CF是1.58。
Claims (2)
1.一种电荷泵式电子镇流器，包括桥式整流电路(1)，由泵电容Cin、二极管Dc与储能电容CB组成的电荷泵电路(2)，由晶体管Q1及Q2组成的DC/AC逆变电路(3)，由电感Lr1及电容Cr1组成的第一级谐振电路(4)及隔直电容Cb1，其特征在于：还包括有快速恢复箝位二极管Da1、Da2，其中二极管Da2的正极接在直流电源总线地端N，负极接在谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处；另一只二极管Da1的正极与泵电容Cin的一端E处相并接，然后再接到谐振电感Lr1与隔直电容器Cb1的交点A处，负极则接到逆变器开关晶体管Q1的漏极或集电极。
2.根据权利要求1所述的电荷泵式电子镇流器，其特征在于：还包括有由电感Lr2及电容Cr2组成的第二级谐振电路(5)，其中电感Lr2的一端串联连接在电容Cb1的一端，另一端连接在灯管的一根灯丝的C端；电容Cr2的一端连接在灯管的灯丝的C端，另一端接到直流电源总线负端N。
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| CN102065622A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-05-18 | 深圳市新能通节能科技有限公司 | 隔离式无极灯 |
| CN102904436A (zh) * | 2012-10-22 | 2013-01-30 | 张逸兴 | 一种新型功率因数校正电路 |
| CN105375807A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-03-02 | 欧普照明股份有限公司 | 一种dc/ac转换装置、dc/dc转换装置和恒流驱动装置 |
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