專利名稱：混合橋式電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬丁-電力電子領(lǐng)域。確切地說，本發(fā)明涉及的是一種高強(qiáng)度氣體放電燈用電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
照明是現(xiàn)代社會(huì)文明的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著綠色照明工程的發(fā)展，高強(qiáng)度氣體放電燈作為節(jié)能型電光源，己成為照明領(lǐng)域中極具競(jìng)爭(zhēng)力的電光源。高強(qiáng)度氣體放電燈工作時(shí)，必須采用鎮(zhèn)流器補(bǔ)償其自身的負(fù)阻特性。電子式鎮(zhèn)流器由于具有無頻閃、節(jié)能、體積小、重量輕、功率因數(shù)高、光效高等優(yōu)點(diǎn)將逐步取代傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器。
高強(qiáng)度氣體放電燈在一定頻率運(yùn)行下(一般從幾千赫茲到兒百千赫茲)有可能產(chǎn)生聲諧振現(xiàn)象，聲諧振會(huì)引發(fā)高強(qiáng)度氣體放電燈的電弧不穩(wěn)定、熄弧、光輸出不穩(wěn)定、放電管壁局部過熱破裂爆炸、損壞電子鎮(zhèn)流器等損害，這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了高頻電子鎮(zhèn)流器的發(fā)展。有多種方法可以避免高強(qiáng)度氣體放電燈發(fā)生聲諧振現(xiàn)象，其中低頻方波點(diǎn)燈法是一種實(shí)際有效的消除聲諧振的方法。其原理是采用低頻方波點(diǎn)燈法時(shí)，輸入燈的瞬時(shí)功率恒定，不存在高頻分量，因此不會(huì)產(chǎn)生聲諧振現(xiàn)象。傳統(tǒng)的低頻方波點(diǎn)燈法采用三級(jí)電路，其第一級(jí)為整流及功率因數(shù)校正級(jí)，第二級(jí)是直流直流變換級(jí).第.級(jí)是低頻逆變級(jí)，如圖2所示。三級(jí)低頻方波點(diǎn)燈法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件多，成本高，效率低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種高強(qiáng)度氣體放電燈用的混合橋式電子鎮(zhèn)流器。抱著簡(jiǎn)化電路拓?fù)涞哪康?，?duì)無橋BOOST變換器和橋式變換器兩者功能詳細(xì)分析，利用互補(bǔ)和共用的思想，對(duì)兩個(gè)電路拓?fù)溥M(jìn)行重組，構(gòu)成了本發(fā)明的混合橋式電子鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明的方案為 一種高強(qiáng)度氣體放電燈用的混合橋式電子鎮(zhèn)流器，如圖l所示包括電磁干擾濾波
器h無橋BOOST變換器和橋式變換器組合而成的電路2;高強(qiáng)度氣體放電燈點(diǎn)火電路3;燈電壓、電流檢測(cè)及恒功率控制電路4;無橋BOOST變換器輸出電壓檢測(cè)及控制電路5;高頻開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路6。無橋BOOST變換器和橋式變換器組合而成的電路2包括由高頻開關(guān)管Sl、 S2;快恢復(fù)二極管D5、 D6;電感Ll、電解電容C1組成的無橋BOOST變換器，用于實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能，和穩(wěn)定無橋BOOST變換器的輸山電壓供后級(jí)使用。無橋BOOST變換器和橋式變換器組合而成的電路2還包括由高頻開關(guān)管Sl、 S2、S3、 S4;電感L2;電解電容C1;無極電容C2組成的橋式變換器，用于實(shí)現(xiàn)恒定的低頻方波功率信號(hào)的輸出。
當(dāng)輸入電源AC為右正左負(fù)時(shí)，為了說明的方便，本發(fā)明的混合橋式電子鎮(zhèn)流器簡(jiǎn)化如圖4所示。其中二極管D1、 D2、 D3、 D4分為高頻開關(guān)管S1、 S2、 S3和S4的體內(nèi)二極管。本發(fā)明的混合橋式電子鎮(zhèn)流器工作原理如下所述
1) 高頻開關(guān)管S2導(dǎo)通，電源Vs通過高頻開關(guān)管S2，快恢復(fù)二極管D5對(duì)電感L1充電，電感Ll電流線性上升同時(shí)電感L2電流通過電容C1，高頻開關(guān)管S3的體內(nèi)二極管D3，高頻開關(guān)管S2，對(duì)電容C2放電，當(dāng)電感L2電流下降到零時(shí)，高頻開關(guān)管S3的體內(nèi)二極管D3關(guān)斷在電容C2兩端電壓的作用下，高頻開關(guān)管S4的體內(nèi)二極管D4導(dǎo)通，為高頻開關(guān)管S4的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造條件，同時(shí)電感L2電流繼續(xù)下降，電流反方向流動(dòng)。
2) 高頻開關(guān)管S2關(guān)斷，電感L1、 L2通過高頻開關(guān)管S1的體內(nèi)二極管D1續(xù)流，為高頻開關(guān)管S1的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造條件。高頻開關(guān)管S1導(dǎo)通，電感L1電流通過高頻開關(guān)管Sl,快恢復(fù)二極管D5，對(duì)電容Cl放電，電感L1電流線性下降至零，由T快恢復(fù)二極管D5的反向阻斷，BOOST變換器電路工作在電流斷續(xù)模式；同時(shí)高頻開關(guān)管S4導(dǎo)通，電容Cl通過高頻開關(guān)管Sl,電容C2，高頻開關(guān)管S4對(duì)電感L2充電，電感L2電流線性上升。
3) 高頻開關(guān)管S4導(dǎo)通時(shí)間結(jié)束后關(guān)斷，電感L2電流通過高頻開關(guān)管Sl，高頻開關(guān)管S3的體內(nèi)二極管D3，繼續(xù)對(duì)電容C2放電，電感L2電流線性下降。
4) 高頻開關(guān)管Sl關(guān)斷時(shí)，電感L2電流通過高頻開關(guān)管S2的體內(nèi)二極管D2,高頻開關(guān)管S3的體內(nèi)二極管D3，電容C1，電容C2續(xù)流，為高頻開關(guān)管S2的零電壓導(dǎo)通創(chuàng)造條件。
此時(shí)， 一組各個(gè)高頻開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖如圖5所示。高頻開關(guān)管S2導(dǎo)通，電路進(jìn)入模式l)繼 續(xù)工作。電路如同上述原理循環(huán)工作直至輸入交流電源進(jìn)入另外平周，此時(shí)混合橋式電子鎮(zhèn)流器的另一半 電路的工作過程同這半周對(duì)稱。高頻開關(guān)管S1為無橋功率因數(shù)校正變換器的主開關(guān)管，S2為輔助管；高 頻開關(guān)管S4的占空比控制混合橋式電子鎮(zhèn)流器輸出功率的大小。電路如此不斷循環(huán)工作，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度氣 體放電燈的低頻方波點(diǎn)燈。在整個(gè)工作過程內(nèi)，無橋功率因數(shù)校正變換器主開關(guān)管工作在恒定的占空比， 實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。其占空比的大小控制著無橋功率因數(shù)校正變換器的輸出電壓。在無橋功率因數(shù)校正變 換器輔助開關(guān)管導(dǎo)通期間，通過控制橋式變換器主開關(guān)管的占空比，實(shí)現(xiàn)恒定的低頻方波的功率信號(hào)的輸 出。


圖1是混合橋式電子鎮(zhèn)流器的電路結(jié)構(gòu)圖； 圖2是傳統(tǒng)的三級(jí)低頻方波電子鎮(zhèn)流器； 圖3是混合橋式電子鎮(zhèn)流器；
圖4是輸入電源右正左負(fù)時(shí)，混合橋式電子鎮(zhèn)流器簡(jiǎn)化電路圖； 圖5是輸入電源右正左負(fù)時(shí)， 一組各個(gè)高頻開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序圖； 圖6是混合橋式電子鎮(zhèn)流器的一種電路實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
圖6所示為混合橋式電子鎮(zhèn)流器的一種電路實(shí)例，它包括電磁干擾濾波器，電感Ll， L2，點(diǎn)火線圈 Igniter,電解電容C1，無極電容C2，高壓無極電容C3，高頻開關(guān)管S1、 S2、 S3、 S4，快恢復(fù)二極管D5、 D6。電感L1一端接EMI，另一端接高頻開關(guān)管S1、 S2的公共極EMI輸出的另一端接快恢復(fù)二極管D5、 D6的公共極；高頻開關(guān)管S1、 S2與快恢復(fù)二極管D5、 D6接成橋式，D5、 D6組成一個(gè)橋臂，Sl、 S2組成 一個(gè)橋臂；電解電容Cl的正端接到D6和Sl的公共極，負(fù)端接到D5和S2的公共極；高頻開關(guān)管Sl、 S2、 S3、 S4接成橋式，Sl、 S2組成一個(gè)橋臂，S3、 S4組成一個(gè)橋臂，Sl、 S3的公共極接到電解電容Cl的正 端，S2、 S4的公共極接到電解電容C1的負(fù)端；電感1,2的一端接到高頻開關(guān)管S1、 S2的公共極，另一端 連接點(diǎn)火電感Igniter和無極電容C2的公共極；無極電容C2的另一端接高頻開關(guān)管S3、 S4的公共極； 燈負(fù)載Rla即的一端與點(diǎn)火電感Igniter連接，另一端接高頻開關(guān)管S3、 S4的公共極；高壓無極電容C3 與燈負(fù)載并聯(lián)后與點(diǎn)火電感Igniter連接。
權(quán)利要求
1. 混合橋式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述電路包括電磁干擾濾波器1；無橋BOOST變換器和橋式變換器組合而成的電路2；高強(qiáng)度氣體放電燈點(diǎn)火電路3；燈電壓、電流檢測(cè)及恒功率控制電路4；無橋BOOST變換器輸出電壓檢測(cè)及控制電路5；高頻開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路6。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合橋式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的無橋BOOST變換器由高頻開關(guān) 管S1、 S2;快恢復(fù)二極管D5、 D6;電感L1、電解電容C1組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無橋BOOST變換器，其特征在于當(dāng)輸入電源AC為右正左負(fù)時(shí)，高頻開 關(guān)管S2為BOOST變換器的主開關(guān)管，高頻開關(guān)管Sl為輔助管，調(diào)節(jié)主開關(guān)管的S2的占空比即可以控 制無橋BOOST變換器的輸出電壓；當(dāng)輸入電源的極性改變時(shí)，高頻開關(guān)管Sl為BOOST變換器的主開關(guān) 管，高頻開關(guān)管S2為輔助管，調(diào)節(jié)主開關(guān)管的S1的占空比即可以控制無橋BOOST變換器的輸出電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無橋BOOST變換器，其特征在于在電源半周內(nèi)，主開關(guān)管的占空比恒定， BOOST變換器工作在電流斷續(xù)模式，電路自動(dòng)實(shí)現(xiàn)功率校正功能。高頻開關(guān)管S1、 S2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合橋式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所述的用于控制鎮(zhèn)流器輸出功率的橋 式逆變器由高頻開關(guān)管S1、 S2、 S3、 S4;電感L2;電解電容C1;無極電容C2組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的橋式逆變器，其特征在于橋式逆變器對(duì)輸出功率的控制是在無橋BOOST 變換器輔助管導(dǎo)通期間，通過調(diào)節(jié)橋式逆變器的高頻開關(guān)管S3或S4的占空比實(shí)現(xiàn)的。在髙頻開關(guān)管Sl 作為輔助管導(dǎo)通期間內(nèi)，調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管S4的占空比控制橋式逆變器的輸出功率；在高頻開關(guān)管S2作為 輔助管導(dǎo)通期間內(nèi)，調(diào)節(jié)高頻開關(guān)管S3的占空比控制橋式逆變器的輸出功率。兩種方式結(jié)合實(shí)現(xiàn)恒定的 低頻方波功率信號(hào)的輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合橋式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于無橋BOOST變換器的輸出電壓恒定功 能和逆變器輸出功率信號(hào)恒定功能是通過調(diào)節(jié)不同的高頻開關(guān)管的占空比來控制的。在電源半周內(nèi)，高頻 開關(guān)管S1、 S3組成一對(duì)控制管，高頻開關(guān)管S1的占空比調(diào)節(jié)BOOST變換器的輸出電壓，高頻開關(guān)管S3 的占空比調(diào)節(jié)逆變器的輸出功率；在電源的另半周內(nèi)，高頻開關(guān)管S2、 S4組成一對(duì)控制管，高頻開關(guān)管 S2的占空比調(diào)節(jié)BOOST變換器的輸出電壓，高頻開關(guān)管S4的占空比調(diào)節(jié)逆變器的輸出功率。電源半周 內(nèi)高頻開關(guān)管S1、 S2工作在恒定的占空比，BOOST變換器工作在電流斷續(xù)模式，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合橋式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于利用數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)，通過合理控制 橋臂上各個(gè)高頻開關(guān)管的通斷時(shí)間及順序，本鎮(zhèn)流器在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正、BOOST變換器的恒定輸出電 壓和逆變器恒定的功率信號(hào)輸出三者功能的基礎(chǔ)上，電路拓?fù)浔旧砭哂熊涢_關(guān)特性,，電路調(diào)制頻率高，體 積小，而且效率高。 '
全文摘要
混合橋式電子鎮(zhèn)流器，包含一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的無橋BOOST變換器和一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)恒定功率輸出的橋式逆變器。無橋BOOST變換器和橋式逆變器共用一個(gè)橋臂，以簡(jiǎn)化電路拓?fù)?；BOOST變換器工作在電流斷續(xù)模式下，分別調(diào)節(jié)兩個(gè)變換器主控開關(guān)管的占空比，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正、BOOST變換器輸出電壓恒定和橋式逆變器輸出功率信號(hào)恒定三者控制的解藕。利用數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)，通過合理的控制橋臂上各個(gè)開關(guān)管的通斷時(shí)間及順序，本鎮(zhèn)流器在實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正、BOOST變換器輸出電壓恒定和橋式逆變器輸出功率信號(hào)恒定三者功能的基礎(chǔ)上，電路拓?fù)浔旧砭哂熊涢_關(guān)特性。電路調(diào)制頻率高，體積小，而且效率高。
文檔編號(hào)H05B41/288GK101472373SQ200710144110
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者林清華, 羅愛娣 申請(qǐng)人:林清華