CN2772180Y - 电子镇流器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电子镇流器，具有滤波电路、桥式整流电路和启动电路，其特征是还具有功率因数校正电路，高频变换电路，低压直流电源，脉冲发生及驱动电路；本实用新型的大功率电子镇流器的高频变换电路和脉冲发生及驱动电路采用全桥工作方式，大大提高了功率输出能力及电路的稳定性和可靠性，可使输出功率达1000W以上，还具有较宽的输入电压，而镇流器的输出功率基本不变，使灯泡的工作条件更为稳定，负载工作在恒功率及高频开关状态，有效的延长了灯泡的使用寿命。本实用新型的电子镇流器完全可以取代目前所使用的性能较差的大功率的电感式镇流器。

Description

电子镇流器
技术领域
本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种大功率的电子镇流器。
背景技术
高强度气体放电灯(HID灯)是用途极为广泛的新型节能型电光源，与白炽灯相比有节能、体积小、光谱好、发光效率高、寿命长等优点，已逐渐成为公共场所及家庭照明的首选光源，与其配套使用的电子镇流器，特别是大功率、高强度的电子镇流器，还存在功率输出不强，电路的稳定性和可靠性不佳，以及功率因数不高等问题。中国专利02258386.6公开了一种“大功率电子镇流器”，它由滤波器、整流滤波电路，振荡电路、开关放大电路、短路保护电路、触发电路和触发振荡保护电路构成。它通过调节输出高压高频变压器副边电感量使输出功率为70W-400W，但不能满足更大功率的HID灯。而目前大部分的大功率的HID灯，仍是使用的功率因数低、性能不佳的感应式镇流器。这种电感式镇流器一般包括线圈、铁心、底板和接线柱等，其应用需要消耗大量的钢材及铜材，且体积大，份量重，自身耗能大，功率因数低，谐波含量高，电能利用率低，且会对电网产生污染，还存在频闪问题，影响照明效果及人眼健康，光效也差，输入功率及负载功率随电网电压的变化而变化，影响灯泡使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现在大功率感应式镇流器性能差而电子镇流器功率小的不足，提供一种能满足大功率高强度气体放电灯(HID灯)需要的电子镇流器。
本实用新型的技术方案是：一种电子镇流器，具有滤波电路、桥式整流电路和启动电路，其特征是还具有功率因数校正电路，低压直流电源，高频变换电路，脉冲发生及驱动电路；
所述的滤波电路和桥式整流电路对电网输入的电压信号进行滤波和整流，并将滤波和整流后的电压信号输出到功率因数校正电路和低压直流电源；
所述的低压直流电源将输入的电压信号进行变换，输出一个稳定的低压直流电，作为功率因数校正电路和脉冲发生及驱动电路中有源器件的电源；
所述的功率因数校正电路将输入的电压信号进行转换，输出一个稳定的直流电压，通过高频变换电路给启动电路和负载供电；
所述的脉冲发生及驱动电路产生振荡频率、输出脉冲信号，驱动高频变换电路使启动电路产生与镇流器设定的振荡频率一样的串联谐振，从而形成共振而产生点火电压。
所述的脉冲发生及驱动电路包括全桥驱动器以及外围的定时电阻ROSC、定时电容COSC、及四个开关加速器T11-T14；开关加速器T11-T14的输入端各连接由电阻与电容并联组成的限流加速电路，各限流加速电路与全桥驱动器的对应信号输出端连接。
所述的脉冲发生及驱动电路还连接有一保护电路，保护电路的输入端与高频变换电路的一个输出端连接，保护电路的输出端与脉冲发生及驱动电路的一个输入端连接。
所述的全桥驱动器的型号为UBA2032T。
所述的开关加速器T11-T14各由一个三极管和一个二极管构成；二极管的正极与三极管的基极连接，二极管的负极与三极管的发射极连接，其中二极管的正极为输入端，二极管的负极为输出端。
所述的高频变换电路包括场效应管Q2、Q3、Q4、Q5；场效应管Q2、Q3、Q4、Q5的栅极分别与开关加速器T11-T14的对应输出端连接，Q2的漏极和Q4的漏极与功率因数校正电路的输出端连接，Q2的源极与Q3的漏极之间通过一电阻连接，Q4的源极与Q5的漏极之间通过一电阻连接，Q3的源极与Q5的源极之间通过串联的两个电阻连接，两个串联电阻的连接处接地。
所述的高频变换电路中对应每一个场效应管连接一电容和电阻组成的阻容吸收电路。
所述的启动电路是由电感和电容构成；电感和电容串联，负载的两端分别与电容的两端连接。
所述的功率因数校电路具有型号为MC33262的功率因数校正器。
所述的低压直流电源具有型号为TOP211Y的开关电源单片机以及型号为4N25的光电耦合器。
本实用新型的有益效果是：
相对于现有大功率电感式镇流器来说有以下优点：
(1)消除了频闪和声共振问题，提高了照明效果。
(2)提高了光效且自身功耗小，节能效果显著。
(3)体积小，重量轻，不用使用大量的钢材和铜材，节约了材料。
(4)采用了EMI抗电磁干扰电路及功率因数校正电路，使功率因数高于0.99，谐波小于10％，抗电磁干扰指标符合国家及国际标准。
相对于现在大功率电子镇流器来说有以下优点：
(1)高频变换电路和脉冲发生及驱动电路采用全桥工作方式，大大提高了功率输出能力及电路的稳定性和可靠性，可以满足1000W的HID灯具的需要。
(2)具有较宽的输入电压，电网电压在165V至265V变化时，镇流器的输出功率基本不变，使灯泡的工作条件更为稳定，负载工作在恒功率及高频开关状态，有效的延长了灯泡的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的原理方框图
图2是本实用新型的电路原理图
具体实施方式
见图1，本实用新型包括滤波电路1、桥式整流电路2、功率因数校正电路3、高频变换电路4、启动电路5、低压直流电源6、脉冲发生及驱动电路7和保护电路8。
滤波电路1和桥式整流电路2对电网输入的电压信号进行滤波和整流，并将滤波和整流后的电压信号输出到功率因数校正电路3和低压直流电源6；低压直流电源6将输入的电压信号进行变换，输出一个稳定的低压直流电，为功率因数校正电路3和脉冲发生及驱动电路7的有源器件的提供电源；功率因数校正电路3将输入信号进行转换，输出一个稳定的低压直流电，通过高频变换电路给启动电路和负载供电；脉冲发生及驱动电路7产生振荡频率、输出脉冲信号，驱动高频变换电路4，使启动电路5产生串联谐振，当串联谐振的谐振频率与镇流器设定的振荡频率一样时，形成共振而产生点火电压；保护电路8的作用是保护电子镇流器不受损坏。
见图2，滤波电路1由电容C1、C2和高频电感L1、L2构成。
桥式整流电路2由四个二极管D11-D14构成。
功率因数校正电路3是由型号为MC33262功率因数校正器以及外围的电阻R1-R8、电解电容C7、电容C3、C4、C5、C6、变压器T2、场效应管Q1、二极管D2构成；其中，电容C3为滤波电容；电容C4和电阻R1并联后一端与功率因数校正器的输入端3脚连接，另一端接地；功率因数校正器的的3脚还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与桥式整流电路2的输出端和变压器T2连接；功率因数校正器的补偿端2脚与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；功率因数校正器的电压反馈输入端1脚分别与电阻R8和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端接地，电阻R8的另一端与二极管D2的负极连接，二极管D2的负极还与电解电容C7的正极连接，C7的负极接地，二极管D2的正极与变压器T2连接；功率因数校正器的零电流检测端5脚与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与变压器T2连接；功率因数校正器的驱动输出端7脚与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与场效应管Q1的栅极连接，场效应管Q1的漏极与二极管D2的正极连接，场效应管Q1的源极分别与电阻R5和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接地，电阻R5的另一端与分别与功率因数校正器的电流反馈输入端4脚和电容C6连接，电容C6的另一端接地；二极管D2的负极作为功率因数校正电路3的输出端输出直流电压。
高频变换电路4是包括场效应管Q2、Q3、Q4、Q5、电阻R12、R13、R14、R16、R17、R18、R21、R22、电容C16、C17、C19、C20；场效应管Q2、Q3、Q4、Q5的栅极分别与开关加速器T11-T14的对应输出端连接，Q2的漏极和Q4的漏极与功率因数校正电路的输出端连接，Q2的源极与Q3的漏极之间通过电阻R13连接，Q4的源极与Q5的漏极之间通过电阻R18连接，Q3的源极与Q5的源极之间通过串联的两个电阻R21和R22连接，两个串联电阻R21和R22的连接处接地。高频变换电路4中对应每一个场效应管连接一由电容C16和电阻R12，电容C17和电阻R14，电容C19和电阻R16，电容C20和电阻R17分别组成的阻容吸收电路；电容C16和电阻R12串联后再并联在场效应管Q2和电阻R13的两端，电容C17和电阻R14串联后再并联在场效应管Q3和电阻R21的两端，电容C19和电阻R16串联后再并联在场效应管Q4和电阻R18的两端，电容C20和电阻R17串联后再并联在场效应管Q5和电阻R22的两端。
脉冲发生及驱动电路7由包括型号为UBA2032T全桥驱动器以及外围的定时电阻ROSC、定时电容COSC、电阻R10、R11、R19、R20、电容C12-C15、C21、C22、开关加速器T11-T14；其中，电阻R10与电容C12并联形成限流加速电路后一端与全桥驱动器的GHR信号输出端连接，另一端与开关加速器T11的信号输入端A1连接，电阻R11与电容C14并联形成限流加速电路后一端与全桥驱动器的GLR信号输出端连接，另一端与开关加速器T12的输入端A2连接，电阻R20与电容C22并联形成限流加速电路后一端与全桥驱动器的GLL信号输出端连接，另一端与开关加速器T13的输入端A3连接，电阻R19与电容C21并联形成限流加速电路后一端与全桥驱动器的GHL信号输出端连接，另一端与开关加速器T14的输入端A4连接，电容C13的两端分别与全桥驱动器的FSR端和SHR端连接，全桥驱动器的SHR端还与开关加速器T11的C1端连接；电容C15的两端分别与全桥驱动器的SHL端和FSL端连接，全桥驱动器的SHL端还与开关加速器T14的C4端连接；开关加速器T12的C2端和开关加速器T13的C3端分别接地。定时电阻ROSC的两端分别与全桥驱动器的VDD端和RC端连接，定时电容COSC的两端分别与全桥驱动器的RC端和SGND端连接，定时电阻ROSC和定时电容COSC用于调整全桥驱动器的振荡频率。
保护电路8包括电阻R15和电阻R23，电阻R15的两端分别与场效应管Q3的源极和全桥驱动器的BD端连接，电阻R23的两端分别与场效应管Q5的源极和全桥驱动器的BD端连接。
低压直流电源6包括型号为TOP211Y开关电源单片机以及型号为4N25光电耦合器以及二极管D3-D8、电解电容C8-C10、电阻R9、电容C11、变压器T4。低压直流电源6输出15V直流电压，为功率因数校正器和全桥驱动器提供电源。
启动电路5是由电感T3和电容C18构成；电感T3和电容C18串联负载的两端分别与电容C18的两端连接。
接通电网交流电后，交流电首先经由电容C1、C2，高频变压器L1、L2组成的抗电磁干扰(EMI)滤波器滤波，再经二极管D1-D4组成的整流电路2整流后，其输出分成两路：一路输入低压直流电源6，低压直流电源6输出一个稳定的15V直流电压，该直流电压再分为两路，分别给型号为MC33262的功率校正器和型号UBA2032T的全桥驱动器供电；另一路输入功率因数校正电路3，功率因数校正电路3将输入的电压信号进行转换输出一个稳定的400V直流电压，通过高频变换电路4给启动电路5和负载供电。
脉冲发生及驱动电路7得电后开始工作，全桥驱动器的HGR脚、GLL脚和GLR脚、GHL脚分别输出脉冲信号来控制Q2、Q3、Q4、Q5的导通和截止；其中，当GHR、GLL脚输出的脉冲信号为高电平时，GLR、GHL脚输出的脉冲信号为低电平，此时场效应管Q2、Q5导通，Q3、Q4截止，因而形成的电流通路为+400VDC-Q2-R13-T3-C18-Q5-R22-地；当GHR、GLL脚输出的脉冲信号为低电平时，GLR、GHL脚输出的脉冲信号为高电平，此时场效应管Q2、Q5截止，Q3、Q4导通，因而这时形成的电流通路为+400VDC-Q4-R18-C18-T3-Q3-R21-地。这样，按照上述的场效应管Q2、Q5和Q3、Q4轮流导通和截止，使电感T3和电容C18组的启动电路5产生串联谐振，当串联谐振的谐振频率与镇流器设定的振荡频率一样时，将产生共振，从而在负载两端产生一个2-3KV的点火电压，将负载HID灯触发点亮，当负载HID灯点亮后，形成的电流通路为：+400VDC-Q2-R13-T3-HID灯-Q5-R22-地，或者是+400VDC-Q4-R18-HID灯-T3-Q3-R21-地。HID灯点亮后，电容C18将作为灯泡旁路补偿电容，不再与电感T3形成串联谐振，电感T3起限流作用，使HID灯电流、电压保持稳定。
此外，通过改变定时电阻ROSC和定时电容COSC的参数，可调整脉冲发生及驱动电路7的振荡频率；电容C13、C15为GHR脚和GHL脚输出的信号产生一个高端浮空电位。电阻R10、R11、R19、R20为栅极限流电阻，电容C12、C11、C21、C22为加速电容。电阻R13、R18、R21、R22为电流负反馈电阻，起稳定场效应管工作点作用。C16和R12，C17和R14，C19和R16，C20和R17分别组成阻容吸收电路，起保护场效应管的作用；开关加速器T11-T14组成的电路作用为：缩短场效应管从饱和状态向截止状态过渡的时间，使场效应管的开关速度加快，降低场效应管的功率损耗。
当负载发生短路或开路等异常情况时，流过电阻R21或R22的电流增加，因此加在R21和R22上的压降也随着增加，当电阻R21或R22上的压降超过1.29V时，此电压信号通过R15或R23反馈到全桥驱动器的BD脚(BD脚为桥路禁止比较器的同相输入端)，桥路禁止比较器输出高电平，将全桥驱动器的脉冲输出信号关断，使高频变换器停止工作，此时，电子镇流器没有功率输出，处于低功耗保护状态，从而保护了电子镇流器不受损坏。

Claims (10)

1、一种电子镇流器，具有滤波电路、桥式整流电路和启动电路，其特征是：还具有功率因数校正电路，低压直流电源，高频变换电路，脉冲发生及驱动电路；
所述的滤波电路和桥式整流电路对电网输入的电压信号进行滤波和整流，并将滤波和整流后的电压信号输出到功率因数校正电路和低压直流电源；
所述的低压直流电源将输入的电压信号进行变换，输出一个稳定的低压直流电，作为功率因数校正电路和脉冲发生及驱动电路中有源器件的电源；
所述的功率因数校正电路将输入的电压信号进行转换，输出一个稳定的直流电压，通过高频变换电路给启动电路和负载供电；
所述的脉冲发生及驱动电路产生振荡频率、输出脉冲信号，驱动高频变换电路，使启动电路产生与镇流器设定的振荡频率一样的串联谐振，从而形成共振而产生点火电压。
2、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述的脉冲发生及驱动电路包括全桥驱动器以及外围的定时电阻ROSC、定时电容COSC、及四个开关加速器T11-T14；开关加速器T11-T14的输入端各连接由电阻与电容并联组成的限流加速电路，各限流加速电路与全桥驱动器的对应信号输出端连接。
3、根据权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于：所述的脉冲发生及驱动电路还连接有一保护电路，保护电路的输入端与高频变换电路的一个输出端连接，保护电路的输出端与脉冲发生及驱动电路的一个输入端连接。
4、根据权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于：所述的全桥驱动器的型号为UBA2032T。
5、根据权利要求2所述的电子镇流器，其特征在于：所述的开关加速器T11-T14各由一个三极管和一个二极管构成；二极管的正极与三极管的基极连接，二极管的负极与三极管的发射极连接，其中二极管的正极为输入端，二极管的负极为输出端。
6、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述的高频变换电路包括场效应管Q2、Q3、Q4、Q5；场效应管Q2、Q3、Q4、Q5的栅极分别与开关加速器T11-T14的对应输出端连接，Q2的漏极和Q4的漏极与功率因数校正电路的输出端连接，Q2的源极与Q3的漏极之间通过一电阻连接，Q4的源极与Q5的漏极之间通过一电阻连接，Q3的源极与Q5的源极之间通过串联的两个电阻连接，两个串联电阻的连接处接地。
7、根据权利要求6所述的电子镇流器，其特征在于：所述的高频变换电路中对应每一个场效应管连接一由电容和电阻组成的阻容吸收电路。
8、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述的启动电路是由电感和电容构成；电感和电容串联，负载的两端分别与电容的两端连接。
9、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述的功率因数校电路具有型号为MC33262的功率因数校正器。
10、根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于：所述的低压直流电源具有型号为TOP211Y的开关电源单片机以及型号为4N25的光电耦合器。
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