專利名稱：低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電照明裝置，更確切地說是涉及一種適于與高強(qiáng)度氣體放電燈配套使用的低成本電子鎮(zhèn)流器。
現(xiàn)有的各種HID燈的專用電子鎮(zhèn)流器，包括名稱均為“高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器”的96207781.x和99200370.9的中國專利，雖然在提高功率因數(shù)、簡化電路結(jié)構(gòu)、降低產(chǎn)品成本和提高使用壽命方面作出了較大的改進(jìn)，但其普遍存在的問題仍是體積較大、成本較高、發(fā)熱現(xiàn)象比較嚴(yán)重，特別是價(jià)格較高，因此不能被普遍應(yīng)用，目前大部分的HID燈，仍不得不使用大而笨重且功率因數(shù)低、噪聲大的工頻電感鎮(zhèn)流器。
當(dāng)前電子鎮(zhèn)流器的核心技術(shù)大致有以下四個(gè)方面在用高頻信號點(diǎn)燃HID燈時(shí)如何通過一些特殊的技術(shù)措施解決聲共振問題；由于驅(qū)動HID燈啟輝的開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)下，為避免過大的高頻損耗，需選用價(jià)格昂貴的高檔開關(guān)管，為對付各種異常情況而采用保護(hù)電路，這些技術(shù)措施都會導(dǎo)致電子鎮(zhèn)流器成本增加，因此必須有效解決電子鎮(zhèn)流器的成本問題；解決如何產(chǎn)生驅(qū)動開關(guān)管的高頻信號及如何設(shè)計(jì)可靠的保護(hù)電路的問題；如何提高電子鎮(zhèn)流器電路的工作可靠性問題。但總的來說，因?yàn)橐C合解決以上四個(gè)方面的技術(shù)問題，而使電子鎮(zhèn)流器電路更為復(fù)雜，成本過高不利于產(chǎn)品的實(shí)用化。
專利號為00246388.1、名稱為“大功率高強(qiáng)度氣體放電燈用低成本電子鎮(zhèn)流器”的中國專利，是一種綜合解決上述四方面問題且針對基本國情作出的改進(jìn)方案，一種實(shí)施結(jié)構(gòu)如

圖1中所示。包括由低通濾波電路1及二極管橋式整流電路2連接構(gòu)成的直流電源電路對電網(wǎng)電壓進(jìn)行濾波，和完成交流至直流的變換；由無源功率因數(shù)校正電路3、脈寬調(diào)制(PWM)斬波電路4、電壓取樣反饋電路7和斬波電路的自供電電路8連接構(gòu)成的包括恒流驅(qū)動電路的無源功率因數(shù)校正電路(PPFG)，通過采用典型的無高頻能量反饋的逐流電路，提高對電網(wǎng)的利用率、降低對電網(wǎng)的干擾和為后級電路提供恒流驅(qū)動；和由直流至交流的逆變電路5、振蕩啟動電路9和鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路6連接構(gòu)成的諧振輸出電路。
其中的功率因數(shù)校正電路還可由有源功率因數(shù)校正電路(APFG)和自供電電路連接構(gòu)成。
該電子鎮(zhèn)流器，以高頻振蕩輸出的正弦波作為起輝氣體放電燈及正常點(diǎn)燈的工作主頻，基本無聲共振現(xiàn)象且使總體體積減?。徊捎糜性椿驘o源校正電路，使功率因數(shù)可分別達(dá)到0.99、0.95以上，電流諧波總含量分別低于10％、30％，波峰比小于1.7；整個(gè)電路由于工作在15至150KHz高頻狀態(tài)下，和采用恒流電路為后級的諧振輸出電路提供穩(wěn)定的工作電源，使諧振輸出電路中構(gòu)成電感器及變壓器的磁性材料的尺寸可大大減小，電容器的尺寸也可大為減小。
圖2所示是按上述電原理設(shè)計(jì)的實(shí)施電路，包括一個(gè)集成電路芯片IC1、三個(gè)MOS開關(guān)管TR1-TR3、二個(gè)變壓器T1-T2、二個(gè)電感器L1-L2、及其它電器元件，從總體上說仍有電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高的問題，有待進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)、簡化電路和降低成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，在保證現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器性能及參數(shù)的條件下，進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)和降低成本。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是這樣的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于包括由低通濾波電路和二極管橋式整流電路連接構(gòu)成的直流電源電路，由典型逐流電路構(gòu)成的無源功率因數(shù)校正電路，變型勞耶爾正弦波振蕩電路，和變壓器輸出電路；直流電源電路、無源功率因數(shù)校正電路、變型勞耶爾正弦波振蕩電路和變壓器輸出電路順序連接。
在電子鎮(zhèn)流器的工作電壓是交流120V時(shí)，變型勞耶爾正弦波振蕩電路采用由第一MOS晶體管、第二MOS晶體管、電感器、電容器、帶中心抽頭的自耦隔離變壓器初級繞組主線圈連接構(gòu)成的推挽式電路；所述的變壓器輸出電路包括第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路和第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器初級繞組主線圈及延伸連接在主線圈兩端的線圈構(gòu)成；第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器的次級繞組構(gòu)成。采用兩個(gè)變壓器輸出電路，可供使用者根據(jù)安全性的要求進(jìn)行選擇輸出，進(jìn)行點(diǎn)燈。
在電子鎮(zhèn)流器的工作電壓是交流220V時(shí)，變型勞耶爾正弦波振蕩電路是由第一MOS晶體管、第二MOS晶體管、包括初、次級線圈的電感器、電容器、自耦隔離變壓器初級繞組主線圈連接構(gòu)成的半橋式電路；所述的變壓器輸出電路包括第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路和第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器初級繞組主線圈及延伸連接在主線圈兩端的線圈構(gòu)成，第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器的次級繞組構(gòu)成。采用半橋式電路，可使對MOS晶體管的耐壓要求降低。采用兩個(gè)變壓器輸出電路，可供使用者根據(jù)安全性的要求進(jìn)行選擇輸出，進(jìn)行點(diǎn)燈。
本實(shí)用新型低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，采用變型勞耶爾正弦波振蕩器，將50-60Hz正弦波信號變成90KHz高頻正弦波信號，并通過變壓器直接輸出高壓點(diǎn)燈，與背景技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)相比較，電路設(shè)計(jì)方案新穎且簡單，達(dá)到降低產(chǎn)品成本的設(shè)計(jì)目的，并能保持原有電路的性能及參數(shù)，功率因數(shù)達(dá)到0.96(標(biāo)準(zhǔn)為0.9)，諧波總含量小于24％(標(biāo)準(zhǔn)小于30％)，波峰比也能滿足設(shè)計(jì)要求。
參見圖3，本實(shí)用新型低成本的電子鎮(zhèn)流器，包括由低通濾波電路31和二極管橋式整流電路32連接構(gòu)成的直流電源電路，無源功率因數(shù)校正電路33、變型勞耶爾正弦波振蕩電路34和變壓器輸出電路35。其中的變型勞耶爾正弦波振蕩電路34，在輸入工作電源為110-120V交流時(shí)，采用推挽式電路，實(shí)施電路如圖4所示；在輸入的工作電源為220-240V交流時(shí)，采用半橋式電路，實(shí)施電路如圖5所示。
直流電源電路31、32及無源功率因數(shù)校正電路33，在120V、220V實(shí)施例中采用了相同的電路結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5中所示。
直流電源電路由互耦式低通濾波電路31和二極管橋式整流電路32連接構(gòu)成?；ヱ钍降屯V波電路31由壓敏電阻VR1、電容器C1、C2、共模線圈L1連接構(gòu)成，使用電容器C3、C4可減小電子鎮(zhèn)流器對其它電子設(shè)備的高頻電磁干擾。二極管橋式整流電路32由二極管D1至D4連接構(gòu)成，完成交流至直流的變換，輸出峰值電壓分別為150V和300V。
無源功率因數(shù)校正電路33，采用典型的無高頻能量反饋部分的逐流電路，由二極管D5至D7、電阻R1、電容C5、C6連接構(gòu)成，用于提高對電網(wǎng)的利用率和降低對電網(wǎng)的干擾，該部分電路可將功率因數(shù)提高到0.96以上。
變型勞耶爾正弦波振蕩電路34及變壓器輸出電路35，在120V、220V工作電壓的實(shí)施例中分別采用各自獨(dú)到的電路結(jié)構(gòu)，如圖4、圖5中所示。
參見圖4，變壓器輸出電路采用變壓器T1，其初級繞組是一自耦式變壓器，包括帶中心抽頭的主線圈N1，在主線圈N1兩端各連接一個(gè)線圈N2、N3，和兩個(gè)串連連接的付線圈N4、N5。付線圈N4、N5通過電阻R4、R3為第二、第一MOS晶體管Q2、Q1交替提供柵壓，電阻R2、電容C9與觸發(fā)二極管D9連接，通過對電容C9充電為第一MOS晶體管Q1提供觸發(fā)啟動電壓并維持振蕩。付線圈N4、N5的串接端通過穩(wěn)壓管Z1接地。由主線圈N1及線圈N2、N3連接限流電容器C8構(gòu)成變壓器自耦升壓輸出的第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路。在主線圈兩端各加繞線圈N2、N3升壓，可放松對兩MOS管Q1、Q2對稱性方面的要求。由變壓器T1的次級繞組N6連接限流電容器C8’構(gòu)成變壓器互耦隔離輸出的第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，相比第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，有抗輸入、輸出短路、安全性好的特點(diǎn)。調(diào)節(jié)C8、C8’可調(diào)整輸出功率(35至400W)。
電感器L2，源極接地的第一、第二MOS晶體管Q1、Q2，及變壓器T1初級繞組的主線圈N1，電容器C7連接構(gòu)成推挽式的變型勞耶爾正弦波振蕩電路，將輸入正弦波(50-60Hz)信號變?yōu)楦哳l高壓正弦波(＞90KHz)信號。本實(shí)施電路中MOS晶體管的耐壓要求為π×120×2V.]]>參見圖5，圖中逐流電路輸出端連接有兩串接的電容器C7、C8，串接點(diǎn)輸出中點(diǎn)電位。變壓器輸出電路采用變壓器T1，其初級繞組是一自耦式變壓器，包括主線圈N1，在主線圈N1兩端分別連接一個(gè)線圈N2、N2’實(shí)現(xiàn)升壓輸出，和兩個(gè)付線圈N3、N4。付線圈N3、N4通過電阻R3、R4為第一、第二MOS晶體管Q1、Q2交替提供柵壓，使之交替導(dǎo)通截止。電阻R2、電容C10、觸發(fā)二極管D10和二極管D9(反向截止作用，防止D10擊穿)的連接電路，通過對電容C10的充、放電，為第二MOS晶體管Q2提供觸發(fā)啟動電壓，并維持電路振蕩，二極管D8、電阻R5在MOS管Q2截止時(shí)為電容C10提供放電通路。主線圈N1兩端并接電容C11，且一端連接逐流電路兩電容器C7、C8的連接點(diǎn)，即其輸出返回中點(diǎn)電位，可使兩MOS晶體管Q1、Q2的耐壓要求降低一倍。將MOS管原本的耐壓要求π×220×2V]]>降低為(π×220×2)/2V.]]>由變壓器T1主線圈N1及線圈N2、N2’連接限流電容器C12構(gòu)成變壓器自耦升壓輸出的第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，由變壓器T1的次級繞組N5連接限流電容器C12’構(gòu)成變壓器互耦隔離輸出的第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，相比第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，有抗輸入、輸出短路、安全性好的特點(diǎn)。調(diào)節(jié)C12、C12’可調(diào)整輸出功率(35至400W)。
共模式電感器L2，源、漏極串接且串接點(diǎn)懸浮的第一、第二MOS晶體管Q1、Q2，及變壓器T1初級繞組的主線圈N1，電容器C11連接構(gòu)成半橋式的變型勞耶爾正弦波振蕩電路，將輸入方波(50-60Hz)變?yōu)楦哳l正弦波(＞90KHz)。
將本實(shí)用新型圖4、圖5的實(shí)施電路與圖2所示背景技術(shù)的實(shí)施電路比較，不難看出本實(shí)用新型確有電路結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，從而有效地降低了電子鎮(zhèn)流器的成本，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)用新型的實(shí)施電路在功率因數(shù)、諧波總含量及波峰比等方面均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并占有性能價(jià)格比的優(yōu)勢。
權(quán)利要求1.一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于包括由低通濾波電路和二極管橋式整流電路連接構(gòu)成的直流電源電路，由典型逐流電路構(gòu)成的無源功率因數(shù)校正電路，變型勞耶爾正弦波振蕩電路，和變壓器輸出電路；直流電源電路、無源功率因數(shù)校正電路、變型勞耶爾正弦波振蕩電路和變壓器輸出電路順序連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的變型勞耶爾正弦波振蕩電路是由第一MOS晶體管、第二MOS晶體管、電感器、電容器、帶中心抽頭的自耦隔離變壓器初級繞組主線圈連接構(gòu)成的推挽式電路；所述的變壓器輸出電路包括第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路和第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器初級繞組主線圈及延伸連接在主線圈兩端的線圈構(gòu)成；第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器的次級繞組構(gòu)成，第一、第二MOS晶體管的源極連接并接地，第一、第二MOS晶體管的柵極分別通過電阻連接自耦隔離變壓器初級繞組的付線圈，兩付線圈串聯(lián)連接并通過穩(wěn)壓管接地，第一、第二MOS晶體管的漏極分別連接自耦隔離變壓器初級繞組的主線圈兩端并并接電容器兩端，自耦隔離變壓器初級繞組主線圈的中心抽頭連接電感器一端，電感器另一端連接所述的逐流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于還包括有MOS晶體管的觸發(fā)啟動電路，由電阻器、電容器和觸發(fā)二極管連接構(gòu)成，電阻器與電容器的連接點(diǎn)接觸發(fā)二極管，觸發(fā)二極管連接一MOS晶體管的柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述直流電源電路輸入端連接110V-120V交流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的變型勞耶爾正弦波振蕩電路是由第一MOS晶體管、第二MOS晶體管、包括初、次級線圈的電感器、電容器、自耦隔離變壓器初級繞組的主線圈連接構(gòu)成的半橋電路；所述的變壓器輸出電路包括第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路和第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路，第一鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器初級繞組主線圈及延伸連接在主線圈兩端的線圈構(gòu)成，第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路由自耦隔離變壓器的次級繞組構(gòu)成；第一、第二MOS晶體管串聯(lián)連接，并連接自耦隔離變壓器初級繞組主線圈一端，自耦隔離變壓器初級繞組主線圈另一端接所述逐流電路的電位輸出中點(diǎn)端，自耦隔離變壓器初級繞組主線圈兩端并接電容器，第一、第二MOS晶體管的柵極分別通過電阻連接自耦隔離變壓器初級繞組的付線圈，第一MOS晶體管的漏極和第二MOS晶體管的源極分別連接電感器初、次級線圈一端，電感器初、次級線圈另一端連接所述的逐流電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述逐流電路電位輸出中點(diǎn)端是兩個(gè)電容器的串接端，兩電容器另一端連接所述的逐流電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于還包括有MOS晶體管的觸發(fā)啟動電路，由電阻器、電容器、觸發(fā)二極管、第一二極管和第二二極管連接構(gòu)成，電阻器與電容器的串接點(diǎn)連接觸發(fā)二極管與第二二極管，觸發(fā)二極管連接第一二極管，第二二極管連接所述逐流電路的電位輸出中點(diǎn)端，第一二極管連接所述第二MOS晶體管柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6或7所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述直流電源電路輸入端連接220V-240V交流電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述第一、第二鎮(zhèn)流點(diǎn)燈電路中還串接有供調(diào)節(jié)輸出功率的電容器。
專利摘要一種低成本的高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器，有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點(diǎn)。包括由低通濾波電路和二極管橋式整流電路連接構(gòu)成的直流電源電路；由典型的無高頻能量反饋的逐流電路構(gòu)成的無源功率因數(shù)校正電路，用于提高對電網(wǎng)的利用率和降低對電網(wǎng)的干擾，功率因數(shù)達(dá)0.96以上；變型勞耶爾正弦波振蕩電路，將50－60Hz正弦波信號轉(zhuǎn)變成大于90KHz的高壓正弦波信號，在120伏交流工作電壓條件下，采用由MOS晶體管等電器元件連接構(gòu)成的推挽式電路，在220伏交流工作電壓條件下，采用由MOS晶體管等電器元件連接構(gòu)成的半橋式電路，以減小對MOS管耐壓的要求；變壓器輸出電路，包括安全性能較差的和允許輸入、輸出短路的第一、第二變壓器輸出電路，直接用于點(diǎn)燈。
文檔編號H05B41/288GK2543321SQ02232558
公開日2003年4月2日 申請日期2002年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月16日
發(fā)明者李斌 申請人:李斌