專利名稱：電子式鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子式鎮(zhèn)流器，尤指一種單階轉(zhuǎn)換的高效率電子式鎮(zhèn)流器。
如圖3、圖4所示，目前，與日光燈配合使用的電子式鎮(zhèn)流器是由高匝數(shù)比的高頻變壓器與兩晶體管組成的推挽式共振級(jí)50，通過自激方式產(chǎn)生正弦波，再經(jīng)高匝數(shù)比的高頻變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷旱碗娏鞯慕涣麟妷海ぐl(fā)燈管60點(diǎn)亮。然而，此結(jié)構(gòu)的電子式鎮(zhèn)流器只能輸出一定伏值的電壓，無(wú)法對(duì)燈管的電流進(jìn)行控制(即控制燈管的明暗)。故，為解決這個(gè)問題，人們通常在推挽式共振級(jí)50的前端再串接一功率轉(zhuǎn)換器80，通過同步脈沖寬度調(diào)制器70(PWM ControIler)改變?cè)摴β兽D(zhuǎn)換器80內(nèi)部的晶體管導(dǎo)通周期(DUTY CYCLE)，達(dá)到調(diào)整通過燈管的電流大小，獲得亮度的控制。
這種方法，雖然可解決改變燈管亮度的問題，但是，又帶來新的問題，即導(dǎo)致效率大大降低，不符合高效率的要求。由于在電源輸入端至燈管60之間，必須串接功率轉(zhuǎn)換器80和推挽式共振級(jí)50，從而導(dǎo)致功率的二次損失。若前述每一級(jí)的效率為85％時(shí)，兩級(jí)串接后的總效率為72％左右，且功率轉(zhuǎn)變器80串接在主回路上，功率轉(zhuǎn)換器80內(nèi)的晶體管必須使用大功率、大電流晶體管，成本較高、產(chǎn)生的熱量較大，故前述設(shè)計(jì)無(wú)論是在效率、成本方面，還是在散熱問題上，均不是很理想，確有加以改良的必要。
本實(shí)用新型的主要目的是提供一種低成本、低熱能損耗的單階轉(zhuǎn)換的高效率電子式鎮(zhèn)流器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種電子式鎮(zhèn)流器，包括一推挽式共振級(jí)，由高頻變壓器與晶體管構(gòu)成自激振蕩式交流升壓回路，其輸入端與電源相連，其高頻變壓器的二次繞組直接驅(qū)動(dòng)燈管；一同步脈沖寬度調(diào)制器，其輸入端與燈管的另一端相連，取樣燈管端的訊號(hào)，以控制燈管兩端的電壓；一轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器是由晶體管構(gòu)成的雙向阻抗轉(zhuǎn)換器，可控制電流雙向流動(dòng)，其輸入端與所述的同步脈沖寬度調(diào)制器的輸出端連接，其輸出端串接在所述推挽式共振級(jí)高額變壓器的二次繞組上，并與燈管、同步脈沖寬度調(diào)制器構(gòu)成串聯(lián)回路。
所述轉(zhuǎn)換器以及燈管分別連接在所述高頻變壓器二次繞組的不同端點(diǎn)上或燈管回路上；所述轉(zhuǎn)換器以兩晶體管相互并聯(lián)連接，并在兩晶體管的基極間跨接反相器；所述晶體管的兩端跨接有補(bǔ)償電容器；所述晶體管集電極串接有整流二極管。
由于本實(shí)用新型在輸出變壓器二次側(cè)，用雙向阻抗轉(zhuǎn)換器取代傳統(tǒng)技術(shù)中在輸入電源側(cè)串接的功率轉(zhuǎn)換器，使得燈管供電路徑上僅經(jīng)過共振級(jí)而已，僅有單級(jí)的損失，這樣除可獲得高效率外，更由于雙向阻抗轉(zhuǎn)換器配置在低電流的變壓器二次側(cè)，可降低損耗及成本，克服傳統(tǒng)電子式鎮(zhèn)流器效率低、成本高的不良問題。
另外，本實(shí)用新型將雙向阻抗轉(zhuǎn)換器移至高頻變壓器的二次側(cè)(輸出側(cè))，改變二次側(cè)的電流大小，此等變化，使得電源輸入端至燈管之間，為維持僅有單級(jí)轉(zhuǎn)換與單次切換損失，變壓器二次側(cè)僅有低電流流動(dòng)的特性，僅需使用低成本、普通電器元件即可，且發(fā)熱現(xiàn)象明顯減少。
又，本實(shí)用新型除了改變功率轉(zhuǎn)變器的安裝位置外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)亦有大幅改變，改變?yōu)橐詢删w管反相連接而形成雙向阻抗轉(zhuǎn)換器，其切換頻率更設(shè)計(jì)與推挽式共振級(jí)同步(Synchronization)，且在靠近相角零度附近切換(zero switching)，使流過燈管的電流趨近正弦波，以提高發(fā)光效率并通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電容，使得轉(zhuǎn)換器在導(dǎo)通及截止時(shí)，能使輸出電壓及燈管電流得到補(bǔ)償，具有輔助其輸出波形更趨向正弦波的功效。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖2為本實(shí)用新型詳細(xì)電路圖。
圖3為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖4為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳細(xì)電路圖。
如圖1、圖3所示，本實(shí)用新型主要由推挽式共振級(jí)50、燈管60、雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10和脈沖寬度調(diào)制器70構(gòu)成；推挽式共振級(jí)50的輸入端與電源相連，燈管60的一端直接與推挽式共振級(jí)50的高頻變壓器二次側(cè)相連，構(gòu)成供電的主回路；燈管60的另一端與脈沖寬度調(diào)制器70的輸入端相連，脈沖寬度調(diào)制器70的輸出端與雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10的輸入端相連，雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10的輸出端與推挽式共振級(jí)50的高頻變壓器二次側(cè)相連。由圖可知，本實(shí)用新型與傳統(tǒng)電子式鎮(zhèn)流器相比較即可發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型主要省略了傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換器，而以一雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10配置在燈管所60、變壓器二次側(cè)位置上。以此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率而言，因平行于推挽式共振級(jí)50，僅將推挽式共振級(jí)50輸出端經(jīng)變壓器直接與燈管60相連，雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10并不串接在主回路上，使得電源輸入端至燈管60之間的回路，僅存在推挽式共振級(jí)50而已，故在輸入電源至燈管60之間僅有推挽式共振級(jí)50的單階損耗而已，且本實(shí)用新型雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10配置在僅有小電流流動(dòng)的燈管60回路內(nèi)，使得通過轉(zhuǎn)換器10的電流量大幅降低，相形之下，不僅元件成本可降低，切換損失亦相對(duì)降低，使得此轉(zhuǎn)換器10的效率可高達(dá)99％，若該推挽式共振級(jí)50的效率約在85％左右時(shí)，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總效率亦維持在84％左右。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過兩級(jí)大功率損失相比，本實(shí)用新型具有較高效率。
除此之外，本實(shí)用新型雙向阻抗轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)亦與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)截然不同，非單純地將傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換器80移動(dòng)位置而已，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)截然不同，例如傳統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器10為單向操作，而本實(shí)用新型為一雙向運(yùn)作的結(jié)構(gòu)。
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型推挽式共振級(jí)50及同步脈沖寬度調(diào)制器70的構(gòu)造均與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，而不同之處在于本實(shí)用新型雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10由兩晶體管12、13、二極管14、15、反相器11、電源16和補(bǔ)償電容器17構(gòu)成。兩晶體管12、13與兩二極管14、15分別串聯(lián)后再并聯(lián)；兩晶體管12、13的基極通過電阻R2、R3跨接反相器11；兩晶體管12、13的射極連接一電源16，構(gòu)成一可使兩晶體管12、13同時(shí)導(dǎo)通或截止、可雙向運(yùn)作的轉(zhuǎn)換器；在前述兩晶體管間跨接一補(bǔ)償電容器17，以降低脈沖電壓與緩和電流波形失真，使電流波形略呈正弦波。在雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10的輸入端連接同步脈沖寬度調(diào)制器70后，即可根據(jù)送入的脈沖信號(hào)控制晶體管的切換操作，并可隨著輸入脈沖寬度的變化，使流過的電流量產(chǎn)生變化。此雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10上端(輸出端)串接在推挽式共振級(jí)50的高頻變壓器51的二次繞組位置，與同樣連接在該二次繞組的燈管60構(gòu)成一串聯(lián)回路，故該雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10與燈管60呈串聯(lián)連接狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)改變燈管60電流的目的。
由圖2可知，燈管60的工作電壓完全是由推挽式共振級(jí)50的自激振蕩經(jīng)高頻變壓器轉(zhuǎn)換后的高電壓、低電流電壓，而不需經(jīng)雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10供應(yīng)。雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10在該電路中，僅為一被動(dòng)式、可改變阻抗的限流器。因此，在電源輸入端至燈管60之間僅有一次晶體管切換損失(由推挽式共振級(jí)產(chǎn)生)，且由于該雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10連接在僅有少量電流流過的燈管60回路上，切換損耗更可大幅縮減，且小電流晶體管元件的成本較低廉以及熱能損耗低等因素，此雙向阻抗轉(zhuǎn)換器10的效率高達(dá)99％左右，與效率為85％的推挽式共振級(jí)50所形成的總效率值約84％左右，基本維持在僅有單級(jí)推挽式共振級(jí)50的效率水準(zhǔn)。
綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種僅有單次晶體管轉(zhuǎn)換損耗，且可改變輸出電流的電子式鎮(zhèn)流器，降低了成本與熱能耗散。
權(quán)利要求1．一種電子式鎮(zhèn)流器，包括一推挽式共振級(jí)，由高頻變壓器與晶體管構(gòu)成自激振蕩式交流升壓回路，其輸入端與電源相連，其高頻變壓器的二次繞組直接驅(qū)動(dòng)燈管；一同步脈沖寬度調(diào)制器，其輸入端與燈管的另一端相連，取樣燈管端的訊號(hào)，以控制燈管兩端的電壓；其特征在于還包括一轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器是由晶體管構(gòu)成的雙向阻抗轉(zhuǎn)換器，可控制電流雙向流動(dòng)，其輸入端與所述的同步脈沖寬度調(diào)制器的輸出端連接，其輸出端串接在所述推挽式共振級(jí)高額變壓器的二次繞組上，并與燈管、同步脈沖寬度調(diào)制器構(gòu)成串聯(lián)回路。
2．如權(quán)利要求1所述的電子式鎮(zhèn)流器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器以及燈管分別連接在所述高頻變壓器二次繞組的不同端點(diǎn)上或燈管回路上。
3．如權(quán)利要求1所述的電子式鎮(zhèn)流器，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器以兩晶體管相互并聯(lián)連接，并在兩晶體管的基極間跨接反相器。
4．如權(quán)利要求1或3所述的電子式鎮(zhèn)流器，其特征在于所述晶體管的兩端跨接有補(bǔ)償電容器。
5．如權(quán)利要求1或3所述的電子式鎮(zhèn)流器，其特征在于所述晶體管集電極串接有整流二極管。
專利摘要一種單階轉(zhuǎn)換的高效率電子式鎮(zhèn)流器,由推挽式共振級(jí)、燈管、同步脈沖寬度調(diào)制器和雙向阻抗轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。推挽式共振級(jí)的輸入端與電源相連,其高頻變壓器的二次繞組直接驅(qū)動(dòng)燈管;燈管、同步脈沖寬度調(diào)制器、雙向阻抗轉(zhuǎn)換器構(gòu)成串聯(lián)回路,雙向阻抗轉(zhuǎn)換器的輸出端串接在推挽式共振級(jí)高額變壓器二次繞組上。本實(shí)用新型用雙向阻抗轉(zhuǎn)換器代替了傳統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換器,且位于變壓器二次側(cè)。本實(shí)用新型僅經(jīng)過共振級(jí)、單階損耗,功率、熱量損耗低,成本低。
文檔編號(hào)H05B41/14GK2430827SQ0023386
公開日2001年5月16日 申請(qǐng)日期2000年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月15日
發(fā)明者朱益杉 申請(qǐng)人:國(guó)碁電子股份有限公司