CN2783703Y

CN2783703Y - 新型高强度气体放电灯电子镇流器

Info

Publication number: CN2783703Y
Application number: CN 200520080192
Authority: CN
Inventors: 周爱菊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-01-17

Abstract

本实用新型是一种新型高强度气体放电灯电子镇流器，由桥式整流滤波电路、高功率因数校正电路I，其后是低压电源II，驱动控制电路及由电容C₁与电阻R₆及滤波放大电路共同组成的功率检测电路，功率场效应管MOSFET1及MOSFET2的驱动电路III及启动镇流电路IV组成。在功率场校应管驱动电路(III)之前在地线上设一电阻R₆。结构简单，功率因数大幅度的提高，功率恒定，安全可靠。

Description

新型高强度气体放电灯电子镇流器

技术领域本实用新型涉及一种高强度气体放电灯电子镇流器，属于电子技术领域。

背景技术以往镇流器内低压电源(15V-20V)过于复杂，同时电源位置放置不当，影响镇流器功率因数提高。另外，功率场效应管在推挽驱动变压器驱动下极易发热，影响场效应管的正常工作。

镇流器的启动电路、恒功率电路以往资料介绍的方法不很可靠，不仅结构复杂，而且成本过高。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型高强度气体放电灯电子镇流器，用于克服上述已有同类产品的不足，解决(1)、低压电源过于复杂，同时电源位置放置不当，影响镇流器功率因数提高的问题；(2)、功率场效应管在推挽驱动变压器驱动下易于发热，影响场效应管的正常工作问题；(3)、镇流器的启动电路、恒功率电路不够可靠，又复杂，成本高的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用了以下技术方案。

一种新型高强度气体放电灯电子镇流器，包括桥式整流滤波电路、高功率因数校正电路，低压电源，驱动控制电路，功率检测电路，功率场效应管的驱动电路及启动镇流电路，其特征是：在功率场校应管驱动电路之前在地线上设一电阻R₆。

所述的驱动控制电路包括有单片机，单片机的其中两个引角分别与信号放大驱动电路连接。

所述的驱动控制电路还包括有信号转换电路，单片机的其中一个引角与信号转换电路连接。

单片机的其中一个引角与滤波放大电路连接。

在高功率因数校正电路之后接滤波电容C₁。

将低压电源部分连接到I部分之后；低压电源内的TOP221的低压电源控制电路设计如下：在储能变压器T₄的副边绕阻上的二极管D₂后直接联接低压电源控制电路部分，使控制电路简化，在低压电源控制电路部分内，首先接一电阻R₁，在其下接到PNP型三极管VT₁的发射极上，在VT₁集电极接二极管D₃，二极管后接TOP221的控制极并与电容C₃稳压二极管DW₁并联顶端相联；在VT₁的栅极接一电阻R₃，电阻R₃向上接一电阻R₂与R₁并联，向下接一可调基准源DW₂，在DW₂的控制极向上接电阻R₄与R₁及R₂并联，向下接一电阻R₅到地，而C₃、DW₁、DW₂及R₅同时接地，上述电路为TOP221的控制电路。

其中启动镇流电路中，在功率场效应管MOSFET1及MOSFET2之间引一条线接一电感T₁的原边绕组T_1-1上，在T_1-1之后接三条通路，一条首先接一常开开关K₁上，其后接一电容C₄，在C₄之后接到电容C₆及C₇之间；第二条用于接灯泡，灯泡后接一电感T₂的原边绕组T_2-1，在其后接电感T₁的副边绕组T_1-2，其后接到C₆与C₇之间；第三条通路首先接一常闭开关K₂上，在K₂之后接一电容C₅，C₅再联到T_2-1及T_1-2之间；K₁和K₂开关是由继电器的常开和常闭触点完成。

有两个功率场效应管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽变压器T₃驱动；T₁的原边由驱动控制电路驱动，而副边T_3-3，T_3-2则分别驱动MOSFET1及MOSFET2的控制极；在T₃副边绕组T_3-3上端边接一稳压管DW₃，后接二极管D₄，再接到MOSFET1的栅极G₁点，该DW₃与D₄串联结构，或用几个二极管直接串联等效完成；在MOSFET1的栅极G₁点接到一PNP型三极管VT₂的发射极上，在VT₂集电极接一二极管D₆，二极管与T_3-3绕组下端及MOSFET1的源极A点相联，三极管VT₂的栅极接二极管D₅，二极管又接于T₃副边绕组T_3-3上端，完成反抽电路。

本实用新型产生了如下积极效果。

(1)、首先是将低压电源部分(15V-20V)II部分由原来的在高功率因数校正电路I部分之前，移动到I部分之后，这样II部分对I部分影响小，使镇流器的功率因数大幅度的提高，又对II部分给与简化。(2)、当C₂两端电压变化时，如升高，则经R₄及R₅分压到DW₂的控制极电压也升高，随之DW₂内阻减少，R₃与R₂电阻交叉点电压下降，使三极管VT₁栅极电压下降，从而使流过D₃的电流加大，这样TOP221工作时打开的脉宽减少，使储能电感T₄通过D₂向C₂泵电荷减少，从而使C₂电容电压下降，完成反馈调节。DW₁主要起限压保护作用。(3)、在功率场校应管驱动电路III部分之前在地线上设一电阻R₆(0.1-0.5Ω)，主要是检测R₆两边电压来替代其电流，并设有滤波放大电路，检出R₆两边平均电压，输到驱动控制电路，对功率场效应管MOSFET1及MOSFET2开关进行频率调节，达到对灯功率控制的目的。(4)、本实用新型独创结构可使在死区时G₁点和G₂点都在零电压以下，从而使两管可靠关闭，抗干挠波能力强。在G₁点与A点之间的稳压管DW₃与DW₄起到保护栅极的作用。(5)、在启动时灯两边电压为C₄电压加上T_1-2两边的电压，这电压足以将灯击穿，产生灯弧，在灯点燃之后，将MOSFET1及MOSFET2开关频率调到灯正常工作频率上，之后将K₁打开K₂关闭，将第一路启动电路分离，接上C₅电容目的是在灯正常工作时起到给灯滤波的作用。而灯后的T_2-1绕组主要是驱动控制电路测试灯是否点亮之用。灯正常工作时，灯电流是在T_1-1与T_1-2共同镇流下稳定工作。

附图说明图1是本实用新型的电路图；图2是驱动控制电路图。

具体实施方式如图1、图2，本实用新型的实施例是由桥式整流滤波电路、高功率因数校正电路I，其后是低压电源II，驱动控制电路及由电容C₁与电阻R₆及滤波放大电路共同组成的功率检测电路，功率场效应管MOSFET1及MOSFET2的驱动电路III及启动镇流电路IV组成。

所述的驱动控制电路包括有单片机，单片机的其中两个引角分别与信号放大驱动电路连接。单片机的型号可以选用80C196。

所述的驱动控制电路还包括有信号转换电路，单片机的其中一个引角与信号转换电路连接。与信号转换电路相连的变压器T_2-2的作用是将原边绕组T_2-1的电流信号取出。

单片机的其中一个引角与滤波放大电路连接。

驱动控制电路的核心部件是单片机，单片机发出的信号通过信号放大驱动电路，控制推挽变压器原边T_3-1，从而控制两个MOSFET功率场效应管，达到驱动灯电流的作用。单片机发出的信号是频率不同的方波信号，它的频率是MOSFET功率场效应管的开关频率，也就是灯电流的交变频率。单片机发出信号频率在一定范围内周期性地从高到低，再从低到高循环变化，有效抑制HID灯声谐振，同时单片机又接收滤波放大电路传来的流过电阻R₆的电流大小的信号，根据这一信号来调整变频范围，也就是调整灯平均频率的高低，达到控制灯电流及灯功率的目的。

将低压电源部分(15V-20V)II部分由原来的在高功率因数校正电路I部分之前，移动到I部分之后，这样II部分对I部分影响小，使镇流器的功率因数大幅度的提高，又对II部分给与简化，如图1，II部分内的对于TOP221的控制部分V部分设计如下：在储能变压器T₄的副边绕阻上的二极管D₂后直接联接低压电源控制电路V部分，使控制电路简化，在低压电源控制电路V部分内，首先接一电阻R₁，在其下接到PNP型三极管VT₁的发射极上，在VT₁集电极接二极管D₃，二极管后接TOP221的控制极并与电容C₃稳压二极管DW₁并联顶端相联。在VT₁的栅极接一电阻R₃，电阻R₃向上接一电阻R₂与R₁并联，向下接一可调基准源DW₂(TL431)，在DW₂的控制极向上接电阻R₄与R₁及R₂并联，向下接一电阻R₅到地，而C₃、DW₁、DW₂及R₅同时接地，上述电路为TOP221的控制电路。工作原理是当C₂两端电压变化时，如升高，则经R₄及R₅分压到DW₂的控制极电压也升高，随之DW₂内阻减少，R₃与R₂电阻交叉点电压下降，使三极管VT₁栅极电压下降，从而使流过D₃的电流加大，这样TOP221工作时打开的脉宽减少，使储能电感T₄通过D₂向C₂泵电荷减少，从而使C₂电容电压下降，完成反馈调节。DW₁主要起限压保护作用。

对于高强度气体放电灯(HID)，恒功率调节是一个非常关键的问题，以前资料介绍的方法都过于复杂，本人发明方法如下：如图1，由于电路中有高功率因数校正电路I那么在二极管D₁之后C₁电容两边电压基本恒定，流过地线上电阻R₆的电流乘以电容C₁两边电压V_C1，就等于灯消耗的功率，而V_C1基本恒定，那么检测和控制流过R₆电阻的电流就可控制功率。因此为完成上述功能在I部分之后接滤波电容C₁，而在功率场校应管驱动电路III部分之前在地线上设一电阻R₆(0.1-0.5Ω)，主要是检测R₆两边电压来替代其电流，并设有滤波放大电路，检出R₆两边平均电压，输到驱动控制电路，对功率场效应管MOSFET1及MOSFET2开关进行频率调节，达到对灯功率控制的目的。

该镇流器采用半桥驱动方式，这样有两个功率场效应管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽变压器T₃驱动。T₃的原边由驱动控制电路驱动，而副边T_3-3，T_3-2则分别驱动MOSFET1及MOSFET2的控制极。此种方式结构简单，但功率场效应管易发热，为解决这一问题，以MOSFET1场效应管驱动电路为例来说明。在T₃副边绕组T_3-3上端边接一稳压管DW₃，后接二极管D₄，再接到MOSFET1的栅极G₁点，该DW₃与D₄串联结构，也可用几个二极管直接串联等效完成。这一结构主要目的是在T₃推挽交替变化中副边电压过零点时，有一死区时间，而在死区时间MOSFET1和MOSFET2都应处于关断状态，从而在下一时刻有一管子打开时，避免有两管子同时打开的时刻，但在死区时间内，T₃易有干挠波存在，影响两管在死区的关闭，使管发热。本实用新型独创结构可使在死区时G₁点和G₂点都在零电压以下，从而使两管可靠关闭，抗干挠波能力强。为使功率场效应管关断迅速，本人在MOSFET1的栅极G₁点接到一PNP型三极管VT₂的发射极上，在VT₂集电极接一二极管D₆，二极管与T_3-3绕组下端及MOSFE11的源极A点相联，三极管VT₂的栅极接二极管D₅，二极管又接于T₃副边绕组T_3-3上端，完成反抽电路。在G₁点与A点之间的稳压管DW₃与DW₄主要是起保护栅极作用。

高强度气体放电灯(HID)的启动，在燃点过程中的镇流是一关键技术，本实用新型设计了如图1的IV部分电路。首先在功率场效应管MOSFET1及MOSFET2之间A点引一条线接一电感T₁的原边绕组T_1-1上，在T_1-1之后接三条通路，一条首先接一常开开关K₁上，其后接一电容C₄，在C₄之后接到电容C₆及C₇之间的B点上。第二条用于接灯泡，灯泡后接一电感T₂的原边绕组T_2-1，在其后接电感T₁的副边绕组T_1-2，其后接到C₆与C₇之间B点上。第三条通路是首先接一常闭开关K₂上，在K₂之后接一电容C₅，C₅再联到T_2-1及T_1-2之间上。而K₁和K₂开关是由继电器的常开和常闭触点完成。上述结构的工作原理是当灯在启动时，K₁关闭，K₂打开，由于灯未点亮，所以第二路断路，那么在AB之间只有一条通路为T_1-1、K₁、C₄通路，当MOSFET1及MOFET2交替打开时，当开关频率接近T_1-1及C₄串联谐振时，则发生谐振，那么在电感T_1-1及电容C₄两边产生高电压，相位相反。由于T_1-1与T_1-2是偶合在一块的形成变压器。在T_1-1上的电压又使T_1-2绕组两端产生电压，电压大小符合变压器公式，调节变压器T₁的原副边绕组可改变T_1-2两边电压之和，从图1中可以看出在启动时灯两边电压为C₄电压加上T_1-2两边的电压，这电压足以将灯击穿，产生灯弧，在灯点燃之后，将MOSFET1及MOSFET2开关频率调到灯正常工作频率上，之后将K₁打开K₂关闭，将第一路启动电路分离，接上C₅电容目的是在灯正常工作时起到给灯滤波的作用。而灯后的T_2-1绕组主要是驱动控制电路测试灯是否点亮之用。灯正常工作时，灯电流是在T_1-1与T_1-2共同镇流下稳定工作。

Claims

1、一种新型高强度气体放电灯电子镇流器，包括桥式整流滤波电路、高功率因数校正电路(I)，低压电源(II)，驱动控制电路，功率检测电路，功率场效应管的驱动电路(III)及启动镇流电路(IV)，其特征是：在功率场校应管驱动电路(III)之前在地线上设一电阻R₆。

2、如权利要求1所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：所述的驱动控制电路包括有单片机，单片机的其中两个引角分别与信号放大驱动电路连接。

3、如权利要求2所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：所述的驱动控制电路还包括有信号转换电路，单片机的其中一个引角与信号转换电路连接。

4、如权利要求2或3所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：单片机的其中一个引角与滤波放大电路连接。

5、如权利要求1所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：在高功率因数校正电路(I)之后接滤波电容C₁。

6、如权利要求1所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：将低压电源(II)部分连接到I部分之后；低压电源(II)内的TOP221的低压电源控制电路(V)设计如下：在储能变压器T₄的副边绕阻上的二极管D₂后直接联接低压电源控制电路(V)部分，使控制电路简化，在低压电源控制电路(V)部分内，首先接一电阻R₁，在其下接到PNP型三极管VT₁的发射极上，在VT₁集电极接二极管D₃，二极管后接TOP221的控制极并与电容C₃稳压二极管DW₁并联顶端相联；在VT₁的栅极接一电阻R₃，电阻R₃向上接一电阻R₂与R₁并联，向下接一可调基准源DW₂，在DW₂的控制极向上接电阻R₄与R₁及R₂并联，向下接一电阻R₅到地，而C₃、DW₁、DW₂及R₅同时接地，上述电路为TOP221的控制电路。

7、如权利要求1所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：其中启动镇流电路(IV)中，在功率场效应管MOSFET1及MOSFET2之间引一条线接一电感T₁的原边绕组T_1-1上，在T_1-1之后接三条通路，一条首先接一常开开关K₁上，其后接一电容C₄，在C₄之后接到电容C₆及C₇之间；第二条用于接灯泡，灯泡后接一电感T₂的原边绕组T_2-1，在其后接电感T₁的副边绕组T_1-2，其后接到C₆与C₇之间；第三条通路首先接一常闭开关K₂上，在K₂之后接一电容C₅，C₅再联到T_2-1及T_1-2之间；K₁和K₂开关是由继电器的常开和常闭触点完成。

8、如权利要求1所述的新型高强度气体放电灯电子镇流器，其特征是：有两个功率场效应管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽变压器T₃驱动；T₃的原边由驱动控制电路驱动，而副边T_3-3，T_3-2则分别驱动MOSFET1及MOSFET2的控制极；在T₃副边绕组T_3-3上端边接一稳压管DW₃，后接二极管D₄，再接到MOSFET1的栅极G₁点，该DW₃与D₄串联结构，或用几个二极管直接串联等效完成；在MOSFET1的栅极G₁点接到一PNP型三极管VT₂的发射极上，在VT₂集电极接一二极管D₆，二极管与T_3-3绕组下端及MOSFET1的源极A点相联，三极管VT₂的栅极接二极管D₅，二极管又接于T₃副边绕组T_3-3上端，完成反抽电路。