TWI513372B - 螢光燈電子安定器 - Google Patents

Description

螢光燈電子安定器

本發明係關於螢光燈電子安定器之檢測保護技術。

螢光燈具有優越的節能特性，已逐漸取代傳統的白熾燈而成為主流燈具。與傳統白熾燈不同的是，螢光燈必須配合電子安定器使用，藉以產生使螢光燈中氣體電離之高電壓。

第1圖為習知之電子安定器100示意圖。如圖所示，習知的電子安定器100係耦接至螢光燈110，包括：一濾波電路102、一整流電路104、一功率因數校正電路106以及一逆變電路108。其中，濾波電路102可濾除交流電源中的高頻雜訊；整流電路104可將交流電轉換成直流電；功率因數校正電路106可提高功率因數並降低諧波；而逆變電路108可用以產生螢光燈所需的高頻交流電。值得注意的是，當電源關閉時，功率因數校正電路106中的高壓電解電容在電壓降低的過程中仍會持續將電力提供至逆變電路108及螢光燈110。如此一來，逆變電路108上的電壓與電流關係將會從電感性負載轉變為電容性負載(如第2圖所 示)，進而增加逆變電路108中功率半導體開關元件及控制晶片被燒毀的風險。

有鑑於此，本發明提供一種新的螢光置電子安定器，藉以避免習知電子安定器中逆變電路之功率半導體開關元件及控制晶片易被燒毀的問題，進而延長螢光燈具之使用壽命。

本發明提供一種螢光燈電子安定器，其包括：一整流電路，用以將所接收的一低頻交流電轉換為一直流電；一逆變電路，耦接至一螢光燈驅動電路，用以將該直流電轉換為驅動一螢光燈之一高頻交流電；一功率因數校正電路，耦接至該整流電路，用以提高螢光電子安定器之功率因數；以及一檢測保護電路，耦接至該整流電路以及該逆變電路，用以檢測該整流電路所提供之該直流電，並在該直流電之電壓低於一預設值時立即切斷該逆變電路之一控制晶片與所有電源供應之間之電性連接，其中該所有電源供應至少包括該整流電路所提供之該直流電。本發明具有延長螢光燈具之使用壽命之效果。

100‧‧‧電子安定器

102‧‧‧濾波電路

104‧‧‧整流電路

106‧‧‧功率因數校正電路

108‧‧‧逆變電路

110‧‧‧螢光燈

202‧‧‧濾波電路

204‧‧‧整流電路

206‧‧‧功率因數校正電路

207‧‧‧檢測保護電路

208‧‧‧逆變電路

210‧‧‧螢光燈驅動電路

EC1、EC2‧‧‧高壓電解電容

282‧‧‧逆變電路控制晶片

272‧‧‧觸發單元

274‧‧‧控制單元

276‧‧‧高壓啟動單元

R1~R8‧‧‧電阻

C1、C2‧‧‧電容

Q1、Q2‧‧‧電晶體

ZD1、ZD2‧‧‧齊納二極體

a~k‧‧‧節點

第1圖為習知之電子安定器100示意圖；第2圖係電源關閉時逆變器108上之電壓與電流關係圖； 第3A圖係本發明之螢光燈電子安定器之電路架構示意圖；第3B圖係依據本發明一實施例之螢光燈電子安定器電路圖；第4圖係依據本發明一實施例之檢測保護電路207之電路圖。

下文為介紹本發明之最佳實施例。各實施例用以說明本發明之原理，但非用以限制本發明。本發明之範圍當以後附之權利要求項為準。

第3A圖係本發明之螢光燈電子安定器之電路架構示意圖；而第3B圖係依據本發明一實施例之螢光燈電子安定器電路圖。參照第3A圖及第3B圖，本發明之螢光燈電子安定器包括：一濾波電路202、一整流電路204、一功率因數校正(power factor correction，PFC)電路206、一檢測保護電路207、一逆變電路208，以及一螢光燈驅動電路210。其中，本發明之濾波電路202係用以將交流電源中的高頻雜訊濾除。本發明之整流電路204耦接至該濾波電路202，係用以將低頻的交流電轉換成直流電，其中部分直流電將通過功率因數校正電路206並被逆變電路208轉換為螢光燈驅動電路210所需要的高頻交流電，藉以點亮螢光燈，而部分直流電將被供應至逆變電路208中之控制晶片(如第3B圖中所示之控制晶片282)。本發明之功率因數校正電路 206耦接至該整流電路204，目的在提高螢光燈電子安定器200整體電路的功率因數。值得注意的是，本發明之功率因數校正電路206中與習知技術同樣配置高壓電解電容(如第3B圖電容EC1及EC2所示)，而本發明之主要特徵即在於增設檢測保護電路207，使在市電交流電源截止時快速切斷逆變電路控制晶片之直流電源供應，以停止逆變電路208工作，並進一步避免逆變電路208由電感性負載轉變為電容性負載。下文將配合第2圖及第4圖詳述本發明之檢測保護電路207。

第4圖係依據本發明一實施例之檢測保護電路207之電路圖。如第3A圖及第4圖所示，本發明之檢測保護電路207係耦接於該整流電路204、該功率因數校正電路206以及該逆變電路208之間，其目的在檢測該整流電路204所提供之該直流電，並在該整流電路204停止供應直流電時切斷該逆變電路之一控制晶片282與所有電源供應之間之電性連接。更明確地說，當檢測得知整流電路204所輸出之直流電壓低於一預設值時，本發明之檢測保護電路207會判斷輸入的直流電將停止供應，隨即切割該逆變電路208之控制晶片282之電源供應，避免逆變電路208持續工作而進入電容性負載、產生脈衝電流而對逆變電路208之功率半導體開關元件及控制晶片而造成傷害。

本發明之檢測保護電路207至少包括一觸發單元272以及一控制單元274。在第4圖之實施例中，本發明之控制單元274主要係由一第一電晶體Q1所構成，其以一射極 透過電阻R3耦接至啟動電源，並以一集極透過電阻R8耦接至逆變電路208之控制晶片上的一電源供應腳位(如第3B圖晶片282所示)。由於上述連接關係，第一電晶體Q1可控制上述元件間之電性連接。如第3B圖所示，當電源啟動時，後述之觸發電路272將會使第一電晶體Q1導通，而整流電路204所輸出之電壓會經過圖中節點a、b、c、d所構成之「啟動路徑」供應啟動電源至逆變電路208之控制晶片282之電源供應腳位。而後，當逆變電路208啟動後，控制晶片282之直流電源供應由節點i、j、k、b、c、d所構成的「回饋路徑」提供。值得注意的是，控制單元274會受到本發明後述之觸發單元272所控制。

在第4圖之實施例中，本發明之觸發單元272主要係由一第二電晶體Q2以及一齊納二極ZD1所構成。其中，該第二電晶體Q2之集極係透過電阻R5耦接至控制單元274之第一電晶體Q1之基極，如此一來，第一電晶體Q1即可隨該第二電晶體Q2之導通而導通，並隨第二電晶體Q2之截止而截止。在第4圖之實施例中，齊納二極體ZD1之負極係透過由電阻R1及R2所組成的分壓電路耦接至整流電路204，而齊納二極體ZD1之正極則透過由電阻R6及R7所組成之分壓電路耦接至第二電晶體Q2之基極。在一理想的實施例中，可將一接地電容C2與電阻R2並聯。藉由適當地設計電阻R1及R2，可使得齊納二極體ZD1負端上的電壓在整流電路204正常提供直流電時達到崩潰位準。此時，第二電晶體Q2與第一電晶體Q1皆會導通，使得控制晶片282可接收 啟動電源，以及控制晶片啟動後，接著由逆變電路208經「回饋路徑」所回饋之直流電源，經由第一電晶體Q1提供至逆變電源208之控制晶片282，此時，逆變電路208即可正常點亮螢光燈。然而，當輸入的交流電源被切斷時，整流電路204所提供之直流電會隨之停止供應(即，電壓降低至一預設值以下)，齊納二極體ZD1即受到整流電路204之觸發而截止，使得第二電晶體Q2與第一電晶體Q1關閉，進而立即切斷逆變電路208之控制晶片282與所有電源(包括整流電路204經「啟動路徑」所提供之啟動電源，以及由逆變電路208經「回饋路徑」所提供之直流電源)間的電性連接。又如第3B圖所示，當電源正常供應時，整流電路204所輸出之電流會經過節點e、f、g、h所構成的路徑提供至第二電晶體Q2。然而，當整流電路204停止輸出電流時，節點h上的電壓將迅速降低而使齊納二極體ZD1截止，造成第二電晶體Q2以及第一電晶體Q1之關閉，進而切斷節點a、b、c、d所構成之「啟動路徑」供應之啟動電源與節點i、j、k、b、c、d所構成的直流電源回饋路徑。藉由此方式，控制晶片282可在電源停止供應時適時地被關閉，避免因電源持續供應使晶282片持續操作而讓逆變電路208之電壓與電流關係將會從電感性負載轉變為電容性負載，對功率半導體開關元件及控制晶片造成破壞。本發明可藉此達到延長本發明螢光置電子安定器的壽命之效果。

在一理想的實施例中，如第4圖所示，本發明之檢測保護電路207更包括一高壓啟動單元276。本發明之 高壓啟動單元276係耦接至檢測保護電路207中之控制單元274，於本較佳實施例中，係耦接到圖3b中之節點b。在第4圖之實施例中，本發明之高壓啟動單元276包括一第二齊納二極體ZD2以及一電容C1。其中，第二齊納二極體ZD2係以一正端接地，並以一負端耦接至該逆變電路208所回饋之直流電(如節點i、j、k所構成的回饋路徑所示)，如此即可在第一電晶體Q1之輸入端(即節點b)上提供一電壓位準。此外，該電容C1係與該第二齊納二極體ZD2並聯。藉由該高壓啟動單元276中的第二齊納二極體ZD2之作用，本發明可將第一電晶體Q1之輸入電壓可限制於一特定電壓位準之下，如此一來，第一電晶體Q1即可選用低耐壓元件，達到降低整體電路製造成本之效果。

值得注意的是，為方便說明，前述實施例中之第一及第二電晶體Q1及Q2係以雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor，BJT)為例，然而，熟悉本技藝人士可了解到，本發明中電晶體之選用不必以此為限。舉例而言，前述實施例中之第一及第二電晶體Q1及Q2亦可以金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)替代。此外，熟悉本技藝人士可適當設計前述實施例中之電阻值及電容值，並依據本發明之前述原理適當變更電路佈局，藉以使得螢光燈電子安定器之整體電氣特性符合各種應用之要求。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本 發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

202‧‧‧濾波電路

204‧‧‧整流電路

206‧‧‧功率因數校正電路

207‧‧‧檢測保護電路

208‧‧‧逆變電路

210‧‧‧螢光燈驅動電路

272‧‧‧觸發單元

274‧‧‧控制單元

276‧‧‧高壓啟動單元

Claims (6)

1. 一種螢光燈電子安定器，包括：一整流電路，用以將所接收的一交流電轉換為一直流電；一逆變電路，耦接至一螢光燈驅動電路，用以將該直流電轉換為驅動一螢光燈之一高頻交流電；以及一檢測保護電路，耦接至該整流電路以及該逆變電路，用以檢測該整流電路所提供之該直流電，並在該直流電之電壓低於一預設值時，切斷該逆變電路中之一控制晶片與所有電源供應之間之電性連接，其中該所有電源供應至少包括該整流電路所提供之該直流電，且該檢測保護電路包括：一控制單元，包括一第一電晶體，耦接至該逆變電路之該控制晶片之一電源供應端；以及一觸發單元，更包括：一第二電晶體，耦接至該第一電晶體，其中該第一電晶體係隨該第二電晶體之截止而截止；以及一第一齊納二極體，其以一負端耦接至該整流電路之一輸出端，並以一正端耦接至該第二電晶體；其中，當該直流電之電壓低於一預設值時，該第二電晶體截止，且該第一電晶體截止。
2. 如申請專利範圍第1項所述之螢光燈電子安定器，其中，該檢測保護電路在該直流電之電壓低於該預設值時所切斷之該所有電源供應包括由該逆變電路所回饋予該控制 晶片之直流電。
3. 如申請專利範圍第1項所述之螢光燈電子安定器，其中該檢測保護電路更包括：一高壓啟動單元，耦接至該檢測保護電路之該控制單元，用以將該第一電晶體之一輸入電壓限制於一特定電壓位準之下。
4. 如申請專利範圍第3項所述之螢光燈電子安定器，其中該高壓啟動單元更包括：一第二齊納二極體，其以一負端耦接至該逆變電路所回饋之直流電，並以一正端接地；以及一電容，與該第二齊納二極體並聯。
5. 如申請專利範圍第1項所述之螢光燈電子安定器，更包括一功率因數校正電路，耦接至該整流電路，用以提高該螢光電子安定器之功率因數。
6. 如申請專利範圍第1項所述之螢光燈電子安定器，更包括一濾波電路，耦接於該整流電路與一市電之間，其中該市電提供該交流電，而該濾波電路係用以濾除該交流電中之高頻雜訊。