CN2925002Y - 电子镇流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子镇流器，包括将输入的交流电变换成直流电的滤波电路、整流电路，滤波电路一端与交流电连接，另一端与整流电路连接，其特征在于，整流电路分别与功率因数校正电路和稳压电路连接，功率因数校正电路与驱动电路和高频变换电路连接，经输出电路连接负载，并经保护电路与898积分控制和脉冲调制电路连接，稳压电路与保护电路连接，并通过898积分控制和脉冲调制电路与驱动电路和高频变换电路连接。本实用新型的优点是高效率HPS/MH 90V～260V通用型、高光效、低频闪、高效节能而且便于安装。

Description

电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及一种电子镇流器，尤其涉及一种宽电压90V-260V智能型通用1000W大功率电子镇流器，属于镇流器技术领域。

背景技术

进入90年代后，各种气体放电灯用电子镇流器几个中心光源的照明模式在世界范围内不断涌现，形成被称为“绿色照明”的新产业，但是真正要稳定可靠的大功率电子镇流器还不多见。然而众所周知，电感镇流器存在三大致命弱点：一是功率因素低；二是灯管闪烁、共振；三是尺寸大、份量重、光效差。由于存在以上缺点，因而现在使用较少，逐步被电子镇流器取代。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种有高效率、通用型、高光效、低频闪、高效节能而且便于安装的电子镇流器。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种电子镇流器，包括将输入的交流电变换成直流电的滤波电路、整流电路，滤波电路一端与交流电连接，另一端与整流电路连接，其特征在于，整流电路分别与功率因素校正电路和稳压电路连接，功率因素校正电路与驱动电路和高频变换电路连接，经输出电路连接负载，并经保护电路与898积分控制和脉冲调制电路连接，稳压电路与保护电路连接，并通过898积分控制和脉冲调制电路与驱动电路和高频变换电路连接。

本实用新型由于采用了积分运算来扫描跟踪灯管工作特性，以适应不同大功率灯管工作特性的变化，由脉冲宽度调制技术来进行控制，使镇流器外围的元器件大量减少，电路更加简单，功率更大，性能更加优越。既能有效地延长高强度气体放电灯的寿命，又能确保电子镇流器长期工作的可靠性，大大节约了电力能源。

本实用新型的优点是高效率HPS/MH 90V～260V通用型、高光效、低频闪、高效节能而且便于安装。

附图说明

图1为电子镇流器结构示意图；

图2、3为电子镇流器电路原理框图；

图4为电子镇流器的整流滤波电路输入波形图；

图5为电子镇流器的整流滤波电路输出波形图；

图6为电子镇流器的PFC电路功率开关接通时的电流流向示意图。

图7为电子镇流器的PFC电路功率开关断开时的电流流向示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为电子镇流器结构示意图，所述的电子镇流器由滤波电路1、整流电路2、功率因素校正电路3、驱动电路和高频变换电路4、输出电路5、负载6、稳压电路7、保护电路8和898积分控制和脉冲调制电路9组成，输入的交流电先通过滤波电路1来抑制各方面的干扰，然后经整流电路2将输入的交流电变换成直流电后分两路输出，一路输入到15V稳压电路7供给脉冲宽度调制器9，也称PWM，另一路输给功率因素校正电路3，898积分控制和脉冲调制电路9产生脉冲宽度调制信号，并提供给驱动电路和高频变换电路4，以控制驱动电路和高频变换电路4的工作，驱动电路和高频变换电路4接收功率因素校正电路3输出的经功率因素校正的信号，在脉宽调制信号的控制下进行高频变换，再经驱动电路和高频变换电路4到输出电路5，输出电路5两端接负载6使之正常工作，并通过一保护电路8对其间电路发生开路或短路的意外故障起到自动保护作用。

如图2、3所示，为电子镇流器电路原理框图，分别介绍每一个电路的组成：

所述的滤波电路1由电容C1、C2、C3、C4，电感L1、L2组成，电感L1、L2的一端与电容C1连接，另一端与电容C2、串联的电容C3、C4并联后与整流电路2连接。其作用：一是抑制来自电网的电磁干扰；二是抑制自身和其它电器对镇流器的干扰，以保证电网不受污染。

所述的整流电路2由桥式整流电路ZLQ和电容C5连接组成。其作用：将输入的交流电变换成100Hz的正弦半波脉动直流电，如图4、5所示。

所述的功率因素校正电路3、保护电路8和898积分控制和脉冲调制电路9组成898积分控制和脉冲调制模块。作用为：检测输入、输出和反馈等功率电流电压，通过控制模块PFC898进行运算与调控。

所述的功率因素校正电路3为集成块IC2，集成块IC2的5脚通过电阻R14形成898积分控制和脉冲调制模块的5脚，集成块IC2的8脚通过电阻R15形成898积分控制和脉冲调制模块的3脚，并与电容C24连接，集成块IC2的7脚为898积分控制和脉冲调制模块的7脚，集成块IC2的4脚通过电阻R16形成898积分控制和脉冲调制模块的6脚，集成块IC2的1脚和2脚与电容C17、电容C18和电容C19并联后通过电阻R20与二极管D13和电容C16并联，集成块IC2的6脚通过电容C16与电阻R16连接，通过电阻R22、R20、R19、R18和R17串联后形成898积分控制和脉冲调制模块的2脚，集成块IC2的6脚与8脚通过电容C15并联后再和集成块IC2的3脚与电容C14、电阻R13并联后连接形成898积分控制和脉冲调制模块的4脚，还通过电阻R13、R12和R11串联后形成898积分控制和脉冲调制模块的1脚。

所述的驱动电路和高频变换电路4在所述脉冲宽度调制信号的控制下，对所述功率因素校正电路的输入信号进行高频变换，由电容C11、变压器T3、电阻R7-R10、二极管D8-D13、三极管Q3、Q4组成放大钳位电路，以保护功率开关VT2、VT3、不受损坏，电容C11通过变压器T3、电阻R7一路通过二极管D8与三极管Q3的发射极连接，一路与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极通过电阻R8、二极管D11与三极管Q3的集电极连接，同时通过二极管D9和D10与三极管Q3的发射极连接，二极管D9和D10的负极与功率开关VT2连接，电阻R10、三极管Q4和二极管D12并联后电阻R10的一端通过电阻R9与898积分控制和脉冲调制模块的10脚连接，二极管D12的负极与功率开关VT3连接，功率开关VT3一端与功率开关VT2连接后与输出电路5的电容C12连接，另一端与898积分控制和脉冲调制模块的11脚连接。其作用：输出放大驱动脉冲，输入功率开关VT2、VT3栅极，驱动功率开关VT2、VT3轮流导通，提供负载6(如灯管)工作的电源电路。

所述的输出电路5将经高频变换的电流提供给后续的负载，由电容C12、C13、电感L3、L4组成，电容C12连接负载6，C13两端连接电感L3、L4后连接负载6，其作用为：将高频电压再次升压后使负载6正常工作，即点亮灯管。

所述的稳压电路7由二极管D1、电容C6、变压器T1、二极管D1-D6和集成块IC1组成，电容C5与二极管D1正极连接后与898积分控制和脉冲调制模块的1脚连接，二极管D2、D3负极连接，两端正极分别与变压器T1连接，二极管D2正极同时与电容C6连接，变压器T1通过二极管D4与电容C7并联，二极管D4的负极连接898积分控制和脉冲调制模块的3脚，集成块IC1的A脚同时连接二极管D5、D6和电容C8，B脚连接二极管D2，C脚连接电容C8。

所述的保护电路8由集成块IC4、放大器U1-U4、二极管D14-D18、电容C29-34、电阻R37-R43组成，集成块IC4的5脚通过电容C33与集成块IC4的1脚连接，并通过电阻R42、二极管D17与集成块IC4的6脚连接，同时通过二极管D18与集成块IC4的2脚连接，集成块IC4的2脚与电阻R43和电容C34并联后通过集成块IC4的8脚、4脚与电阻R41连接，放大器U3的7脚通过二极管D16与电阻R42连接，同时通过二极管D15与放大器U4的14脚连接，放大器U3的6脚通过电容C32接地，5脚与电阻R41连接，同时与放大器U4的12脚和放大器U2的8脚连接，放大器U4的12脚与电阻R34、R35连接，13脚与电阻R24连接，放大器U2的8脚和9脚与电阻R39和电容C30并联，放大器U2的9脚通过电阻R40、电容C31与10脚连接，电阻R40和电容C31的连接点为898积分控制和脉冲调制模块的8脚，放大器U1的1脚和2脚与电阻R37和电容C29并联，2脚通过电阻R38与放大器U2的8脚连接。

所述的898积分控制和脉冲调制电路9由脉冲宽度调制电路和898积分控制电路组成，所述的脉冲宽度调制电路由变压器T2、电阻R1、R2、R3、三极管Q1、Q2、功率开关VT1、二极管D7、电容C9组成，变压器T2-端通过二极管D7与898积分控制和脉冲调制模块的2脚连接，另一端与898积分控制和脉冲调制模块的5脚连接，三极管Q1和Q2的基极相连后通过电阻R1与898积分控制和脉冲调制模块的7脚连接，三极管Q1和Q2的发射极相连后通过功率开关VT1与898积分控制和脉冲调制模块的6脚连接，功率开关VT1同时通过电阻R2接地，三极管Q1的集电极与898积分控制和脉冲调制模块的4脚连接，三极管Q2的集电极通过电阻R3与898积分控制和脉冲调制模块的3脚连接，二极管D7通过电容C9与898积分控制和脉冲调制模块的4脚连接；所述的898积分控制电路由集成块IC3、三极管Q5、电阻R25-R36、电容C21-C28组成，集成块IC3的9脚、1脚和12脚通过电容C28连接为898积分控制和脉冲调制模块的11脚，集成块IC3的11脚为898积分控制和脉冲调制模块的10脚，集成块IC3的14脚为898积分控制和脉冲调制模块的9脚，集成块IC3的13脚和15脚分别通过电阻R33、R32与电容C24连接，15脚同时通过电容C25接地，集成块IC3的2脚和16脚与电阻R30、R31和电容C26形成回路，集成块IC3的10脚与电容C21和R27并联后再与电阻R25连接，集成块IC3的6脚通过电阻R34、R35与三极管Q5的发射极连接，同时通过电阻R29与二极管D14连接，还同时通过电阻R23与功率因素校正电路(3)的集成块IC2的3脚连接，三极管Q5的集电极通过电容C23与电阻R35连接，同时通过电阻R24与集成块IC3的6脚连接，三极管Q5的基极通过电阻R26与电阻R25连接，并同时与集成块IC4的3脚连接，同时与电阻R28和电容C22并联后与电阻R35连接，集成块IC3的5脚和7脚通过电阻R36连接，5脚同时通过电容C27接地。

本实用新型具备的功能有：

1.具有调控输入电源电压的功能

898积分控制和脉冲调制电路9，既能使用额定电压110V或220V的工作能力，又能适应网压从90V～260V时的大幅度变化，电子镇流器均能正常地工作。之所以能正常工作，均由898积分控制和脉冲调制电路9与驱动电路4和功率因数校正电路3完成。当输入的交流电源经滤波稳压后，898积分控制和脉冲调制模块脚1、2、4接受输入信号后：一是使控制模块PFC898启动，二是根据检测的输入信号，经变压器T2初级绕组Np提升电压，再通过二极管D7控制电流电压，始终保持电子镇流器内部工作电压在400±1％的高度稳定的供压状态，确保灯管M工作时有着稳定可靠的电源，排除了网压输入电源的干扰。

2.具有恒功率调控功能

由电容C9两端输出的400V直流电压，经过功率开关VT2、VT3组成的高频变换器，频率调控可从10KHz提升到100KHz左右。高频电压一路直接通过输出级加到灯管M两端，使灯管M工作；另一路通过898积分控制和脉冲调制模块脚8的检测，确定不同型号灯管(如钠灯或卤灯)的管压和正常工作的电压电流，经控制模块PFC898内的积分器运算后，采用调频方式控制脉冲宽度调制电路9输出的脉冲宽度，以控制高频变换器的开关导通时间，使高频变换器输出的电压保持输出功率的恒定性，保持灯管功率的变化小于±1％的误差，保证不同型号灯管的光通量和电子镇流器的性能一致。另外，由于通过恒功率的控制，还解决了灯管M阴极不受浪涌电流的冲击，最大程度地减少了强电场和大电流引起的阴极物质溅散，从而确保电子镇流器和负载的工作可靠性和长期性，同时这一设计还保证了匹配因生产厂家不同而生产出不同型号灯管的不同参数和新旧程度不同的灯管，实现了电子镇流器与灯管的自动检测匹配。

3.保护电路功能

在电子镇流器输出电路中，增设了全功能异常状态保护电路8。高频电压除一路加到灯管M两端外，另一路通过反馈回路反馈到898积分控制和脉冲调制模块内的保护电路8，控制恒功率输出外，还根据反馈信号随时断开功率因数校正电路3输出，起到保护电路的作用。当发生开路和短路故障时，输出端反馈回路经898积分控制和脉冲调制模块脚8检测，将信号传送至898积分控制和脉冲调制模块内的检测中心，经信号放大后又分二路分别控制：一路断开功率因数校正电路3的输出，另一路断开脉冲宽度调制电路9的输出驱动脉冲，使功率开关VT2、VT3停止工作，无电压输出，整机线路功率下降到几瓦，保护电子镇流器电路和灯管M不受损坏，待异常故障排除后，控制898积分控制和脉冲调制模块启动，使电子镇流器和灯管M重新进入正常工作状态，从而达到在任何情况下，实现了全功能自动保护作用。

4.声谐振消除功能

声谐振是高强度气体放电灯(如本较佳实施例中的钠灯或卤灯)长期困惑的难题。主要由于输入能量周期性波动，引起灯内电弧管的压力波动，当它与管壁的反射波频率相接近时，就会形成驻波，即产生声谐振。一旦声谐振出现，电弧产生抖动，灯光闪烁，色温也随之变化，甚至导致电弧熄灭，严重时电弧管炸裂。另外，形成声谐振的频率不但和灯管的内部结构以及充气参数密切相关，而且不同生产厂家、不同功率等级的灯管，又有不同的声谐振频率，增加了频率调制技术，将100Hz的低频，经功率开关VT2、VT3调制为30KHz的高频，以适应各种不同声谐振参数的灯管，使灯管内的电弧无法产生一个“共振点”，从而消除了灯管在工作过程中的闪烁现象。

其主要工作原理如下所述：

在接通交流输入电源后，通过压敏电阻Rv检测电压，若输入电压在设定的正常范围内，允许电路正常通过；若输入电压超出正常值，则Rv立即变小而几乎位零值，使输入的交流电不通过其它电路而直接在Rv上通过熔断器F1短路。输入正常的电压后，到达整流电路时的输入波形如图3所示，经桥式整流电路ZLQ、电容C5整流后便得到如图4所示的100Hz直流电波形的电压和电流，并分为两路输出：

一路输入为15V稳定电路7。直流电经二极管D1、电容C6再次整流滤波后，通过变压器T1的次级和集成块IC1变换为15V的直流电，而二极管D2、D3组成初级钳位电路，用以吸收尖峰电压，保护集成块IC1内的功率开关管不受冲击损坏。变压器T1次级绕组Ns产生的感应电压经二极管D4、电容C7整流滤波后，通过二极管D5、D6和集成块IC1组成的稳压电路输出稳定的15V直流电源电压。15V直流电输入到控制模块PFC898的控制系统脚2，使控制模块PFC898启动工作。

另一路由变压器T2、电阻R1、R2、R3、三极管Q1、Q2、功率开关VT1、二极管D7、电容C9和控制模块PFC898输出400V稳定的直流电压，该电压经变压器T2的初级绕组Np提升电压，再通过二极管D7给滤波电容C9充电，电容C9两端输出直流电压经由功率开关VT2、VT3组成的高频变换器转换为高频电压，再通过电感L3、L4加到灯管M两端，使灯管M工作。在启动阶段，由控制模块PFC898内的功率因素校正电路3输出的400V直流电压，经功率开关VT2、VT3组成的高频变换器转换为高频电压后，通过电感L3、L4和电容C13组成谐振回路，产生一个谐振高压将灯管M启动点亮。灯管M点亮后，高频电压直接通过输出电感L3、L4恒定加至灯管M两端，保证灯管M进入稳定正常的工作阶段。

这里要指出的是，变压器T2的次级绕组Ns作为变压器T2的初级绕组Np的高灵敏度电流传感器。次级绕组Ns将流过初级绕组Np的电流检测后，经控制模块PFC898内的限流电阻再输入控制模块PFC898内的零电流检测器。当初级绕组Np的电流下降至零时，零电流检测器检测出来的信号经与控制系统1信号比较并放大后从898积分控制和脉冲调制模块脚3输出一个电压信号，驱动功率开关VT1导通。当功率开关VT1导通时，二极管D7截止，电容C9通过灯管M释放储能。当变压器T2的初级绕组Np电流达到峰值时，898积分控制和脉冲调制模块内的算法器输出的信号与通过功率开关VT1的电流在其电阻R3上转换得到的电压信号进行比较后，输出指令来断开功率开关VT1，此时变压器T2的初级绕组Np电流沿斜坡下降，直到电流下降到零之前，功率开关VT1一直断开。在功率开关VT1断开时，二极管D7导通。在功率开关VT1接通和断开期间，电流流向如图6、7所示。

功率开关VT2、VT3的导通占空比为50％。它由控制模块PFC898内的脉冲宽度调制电路9控制。此外，898积分控制和脉冲调制模块内部还设有异常保护电路8，保证电子镇流器不受损坏。

Claims (7)

1.一种电子镇流器，包括将输入的交流电变换成直流电的滤波电路(1)、整流电路(2)，滤波电路(1)一端与交流电连接，另一端与整流电路(2)连接，其特征在于，整流电路(2)分别与功率因素校正电路(3)和稳压电路(7)连接，功率因素校正电路(3)与驱动电路和高频变换电路(4)连接，经输出电路(5)连接负载(6)，并经保护电路(8)与898积分控制和脉冲调制电路(9)连接，稳压电路(7)与保护电路(8)连接，并通过898积分控制和脉冲调制电路(9)与驱动电路和高频变换电路(4)连接。

2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述的功率因素校正电路(3)、保护电路(8)和898积分控制和脉冲调制电路(9)组成898积分控制和脉冲调制模块。

3.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，所述的功率因素校正电路(3)为集成块IC2，集成块IC2的5脚通过电阻R14形成898积分控制和脉冲调制模块的5脚，集成块IC2的8脚通过电阻R15形成898积分控制和脉冲调制模块的3脚，并与电容C24连接，集成块IC2的7脚为898积分控制和脉冲调制模块的7脚，集成块IC2的4脚通过电阻R16形成898积分控制和脉冲调制模块的6脚，集成块IC2的1脚和2脚与电容C17、电容C18和电容C19并联后通过电阻R20与二极管D13和电容C16并联，集成块IC2的6脚通过电容C16与电阻R16连接，通过电阻R22、R20、R19、R18和R17串联后形成898积分控制和脉冲调制模块的2脚，集成块IC2的6脚与8脚通过电容C15并联后再和集成块IC2的3脚与电容C14、电阻R13并联后连接形成898积分控制和脉冲调制模块的4脚，还通过电阻R13、R12和R11串联后形成898积分控制和脉冲调制模块的1脚。

4.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述的驱动电路和高频变换电路(4)由电容C11、变压器T3、电阻R7-R10、二极管D8-D13、三极管Q3、Q4和功率开关VT2、VT3组成，电容C11通过变压器T3、电阻R7一路通过二极管D8与三极管Q3的发射极连接，一路与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极通过电阻R8、二极管D11与三极管Q3的集电极连接，同时通过二极管D9和D10与三极管Q3的发射极连接，二极管D9和D10的负极与功率开关VT2连接，电阻R10、三极管Q4和二极管D12并联后电阻R10的一端通过电阻R9与898积分控制和脉冲调制模块的10脚连接，二极管D12的负极与功率开关VT3连接，功率开关VT3一端与功率开关VT2连接后与输出电路(5)的电容C12连接，另一端与898积分控制和脉冲调制模块的11脚连接。

5.根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于，所述的稳压电路(7)由二极管D1、电容C6、变压器T1、二极管D1-D6和集成块IC1组成，电容C5与二极管D1正极连接后与898积分控制和脉冲调制模块的1脚连接，二极管D2、D3负极连接，两端正极分别与变压器T1连接，二极管D2正极同时与电容C6连接，变压器T1通过二极管D4与电容C7并联，二极管D4的负极连接898积分控制和脉冲调制模块的3脚，集成块IC1的A脚同时连接二极管D5、D6和电容C8，B脚连接二极管D2，C脚连接电容C8。

6.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，所述的保护电路(8)由集成块IC4、放大器U1-U4、二极管D14-D18、电容C29-34、电阻R37-R43组成，集成块IC4的5脚通过电容C33与集成块IC4的1脚连接，并通过电阻R42、二极管D17与集成块IC4的6脚连接，同时通过二极管D18与集成块IC4的2脚连接，集成块IC4的2脚与电阻R43和电容C34并联后通过集成块IC4的8脚、4脚与电阻R41连接，放大器U3的7脚通过二极管D16与电阻R42连接，同时通过二极管D15与放大器U4的14脚连接，放大器U3的6脚通过电容C32接地，5脚与电阻R41连接，同时与放大器U4的12脚和放大器U2的8脚连接，放大器U4的12脚与电阻R34、R35连接，13脚与电阻R24连接，放大器U2的8脚和9脚与电阻R39和电容C30并联，放大器U2的9脚通过电阻R40、电容C31与10脚连接，电阻R40和电容C31的连接点为898积分控制和脉冲调制模块的8脚，放大器U1的1脚和2脚与电阻R37和电容C29并联，2脚通过电阻R38与放大器U2的8脚连接。

7.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于，所述的898积分控制和脉冲调制电路(9)由脉冲宽度调制电路和898积分控制电路组成，所述的脉冲宽度调制电路由变压器T2、电阻R1、R2、R3、三极管Q1、Q2、功率开关VT1、二极管D7、电容C9组成，变压器T2一端通过二极管D7与898积分控制和脉冲调制模块的2脚连接，另一端与898积分控制和脉冲调制模块的5脚连接，三极管Q1和Q2的基极相连后通过电阻R1与898积分控制和脉冲调制模块的7脚连接，三极管Q1和Q2的发射极相连后通过功率开关VT1与898积分控制和脉冲调制模块的6脚连接，功率开关VT1同时通过电阻R2接地，三极管Q1的集电极与898积分控制和脉冲调制模块的4脚连接，三极管Q2的集电极通过电阻R3与898积分控制和脉冲调制模块的3脚连接，二极管D7通过电容C9与898积分控制和脉冲调制模块的4脚连接；所述的898积分控制电路由集成块IC3、三极管Q5、电阻R25-R36、电容C21-C28组成，集成块IC3的9脚、1脚和12脚通过电容C28连接为898积分控制和脉冲调制模块的11脚，集成块IC3的11脚为898积分控制和脉冲调制模块的10脚，集成块IC3的14脚为898积分控制和脉冲调制模块的9脚，集成块IC3的13脚和15脚分别通过电阻R33、R32与电容C24连接，15脚同时通过电容C25接地，集成块IC3的2脚和16脚与电阻R30、R31和电容C26形成回路，集成块IC3的10脚与电容C21和R27并联后再与电阻R25连接，集成块IC3的6脚通过电阻R34、R35与三极管Q5的发射极连接，同时通过电阻R29与二极管D14连接，还同时通过电阻R23与功率因素校正电路(3)的集成块IC2的3脚连接，三极管Q5的集电极通过电容C23与电阻R35连接，同时通过电阻R24与集成块IC3的6脚连接，三极管Q5的基极通过电阻R26与电阻R25连接，并同时与集成块IC4的3脚连接，同时与电阻R28和电容C22并联后与电阻R35连接，集成块IC3的5脚和7脚通过电阻R36连接，5脚同时通过电容C27接地。

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