專利名稱：蓄電池供電電子熒光燈保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及限壓保護技術(shù)，特別涉及蓄電池供電電子熒光燈保護器。
背景技術(shù)：
目前，在各種照明領(lǐng)域，蓄電池的使用相當普遍。電子熒光燈(通常稱 作節(jié)能燈)，由于有光效高、顯色性好和價格低等優(yōu)點，在諸如太陽能路燈、 汽車照明系統(tǒng)等采用蓄電池供電的場合中得到了廣泛使用。采用蓄電池供電的電子熒光燈光源，在實際的使用中，暴露出一個嚴重的問題使用壽命嚴重偏短，根本無法達到產(chǎn)品標稱的正常工作壽命3000~ 5000小時，個別甚至幾百個小時就不亮了 。而且，這種使用壽命嚴重小于 正常工作壽命的現(xiàn)象，并不是發(fā)生在個別廠商的個別產(chǎn)品當中，而是非常普 遍的共性問題。究其原因，是由于蓄電池供電方式的特殊性所致采用蓄電池對電子熒 光燈供電，其供電電壓波動太大。具體來說，當蓄電池充滿時，其端電壓可 以高達15伏左右；而當蓄電池放電即將終止時，其端電壓降至ll伏左右。 這種情況下，依靠蓄電池供電的電子熒光燈必須要在11 15伏的電壓區(qū)間 內(nèi)都能夠保證正常工作才行，而實際測試表明，目前大多數(shù)的電子熒光燈都 不能在這么大的電壓變動范圍內(nèi)保持正常工作，尤其是電壓的較高段(13 伏至15伏)， 一般電子熒光燈都工作在20% 60%的過載狀態(tài)下，長時間在 過載狀態(tài)下工作，導致電子熒光燈內(nèi)置的電子鎮(zhèn)流器發(fā)熱量太大、溫度過高， 使用壽命大大縮短，嚴重的甚至在很短時間內(nèi)燒毀。為了解決電子熒光燈工作壽命過短的問題， 一些廠商試圖對電子熒光燈內(nèi)置的電子鎮(zhèn)流器進行研究改進，使之能夠適應(yīng)較寬的工作電壓范圍，但目 前取得的進展有限，且改進后的成本控制比較困難，無法迅速推廣和解決電 子熒光燈工作壽命過短的問題。此外，還可以考慮采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源來對蓄電池的端電壓變化進行 穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。但是，電子熒光燈正常工作并不要求穩(wěn)壓供電，只需要限制過高 電壓，避免影響電子熒光燈的使用壽命即可，采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源屬"大材小用"；同時，直流開關(guān)穩(wěn)壓電源電路復(fù)雜，成本較高，可靠性較低，且 電源轉(zhuǎn)換效率不高，不適合蓄電池供電電子熒光燈的工作可靠性和成本要 求。由上可知，現(xiàn)有技術(shù)無法提供一種成本低廉且行之有效的方法，解決采 用蓄電池供電的電子熒光燈由于過載導致使用壽命過短的問題。實用新型內(nèi)容本實用新型實施例提供一種蓄電池供電電子熒光燈保護器，使得采用蓄 電池供電的電子焚光燈能夠獲得正常的使用壽命。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種蓄電池供電電子熒光燈保護器，該裝置包括PNP型三極管(VT1)， NPN型三極管(VT2)和(VT3)，電阻(R1)、 (R2)、 (R3)、 (R4)、 (R5)、 (R6)、 (R7)、 (R8)和(R9),電容(C1)、 (C2)、 (C3)和(C4), 二極管(VD)和穩(wěn)壓二極管(DZ);PNP型三極管(VT1)基極通過電阻(R3),與NPN型三極管(VT2)集電極 相連；還通過電阻(R2)，與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相連；PNP型三極管(VT1)集電極通過電阻(R5)，與NPN型三極管(VT3)集電 極相連；還通過并聯(lián)的電阻(R7)、 (R8),分別與穩(wěn)壓二極管(DZ)及電阻(R9) 的一端相連，穩(wěn)壓二極管(DZ)的另一端與NPN型三極管(VT3)基極相連，電 阻(R9)的另一端與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；所述穩(wěn)壓二極管(DZ)的 指向為電流通過該穩(wěn)壓二極管(DZ)流向NPN型三極管(VT3)基極的方向為 該穩(wěn)壓二極管(DZ)反向擊穿的方向；PNP型三極管(VT1)發(fā)射極通過串聯(lián)的電容(C2)和電阻(R4),與NPN型 三極管(VT3)集電極相連；NPN型三極管(VT2)發(fā)射極與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)基極通過并聯(lián)的電阻(R6)和電容(C3)，與NPN型三 極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)集電極通過二極管(VD),與NPN型三極管(VT2) 基極相連，所述二極管(VD)的電流允許方向為NPN型三極管(VT3)集電極指 向NPN型三極管(VT2)基極的方向；電容(C4)和負載(EL)并聯(lián)， 一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射 極相連，另一端與PNP型三極管(VT1)集電極相連；電阻(R1)和電容(C1)并聯(lián)，并聯(lián)后一端與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相 連，另一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射極相連。由上述的技術(shù)方案可見，本實用新型的這種蓄電池供電電子熒光燈保護 器，采用多級控制電路，對過高的輸出電壓進行限壓處理當輸入電壓高于 負載額定值時將輸出電壓降到負載額定值附近，而當輸入電壓低于負載額定 值時則將其直通輸出，從而避免了過載現(xiàn)象的發(fā)生，保證了負載的正常工作 從而能夠獲得正常的使用壽命。且該裝置僅使用電阻、電容、二極管和三極 管等基本電氣元件，因此結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。


圖1為本實用新型實施例中蓄電池供電電子熒光燈保護器的電路原理圖。圖2為本實用新型實施例中蓄電池供電電子熒光燈保護器的輸入一輸 出特性。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細iJL明。本實用新型實施例采用的蓄電池供電電子熒光燈保護器，其具體的電路原理圖如圖l所示，包括PNP型三極管(VT1)， NPN型三極管(VT2)和NPN 型三極管(VT3)，其中PNP型三極管(VT1)基極通過電阻(R3),與NPN型三極管(VT2)集電極 相連；還通過電阻(R2)，與PNP型三才及管(VT1)發(fā)射極相連；PNP型三極管(VT1)集電極通過電阻(R5)，與NPN型三極管(VT3)集電 極相連；還通過并聯(lián)的電阻(R7)、 (R8)，分別與穩(wěn)壓二極管(DZ)及電阻(R9) 的一端相連，穩(wěn)壓二極管(DZ)的另一端與NPN型三極管(VT3)基極相連，電 阻(R9)的另一端與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；所述穩(wěn)壓二極管(DZ)的 指向為電流通過該穩(wěn)壓二極管(DZ)流向NPN型三極管(VT3)基極的方向為 該穩(wěn)壓二極管(DZ)反向擊穿的方向；PNP型三極管(VT1)發(fā)射極通過串聯(lián)的電容(C2)和電阻(R4)，與NPN型 三極管(VT3)集電極相連；NPN型三極管(VT2)發(fā)射極與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)基極通過并聯(lián)的電阻(R6)和電容(C3)，與NPN型三 極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)集電極通過二極管(VD)，與NPN型三極管(VT2) 基極相連，所述二極管(VD)的電流允許方向為NPN型三極管(VT3)集電極指 向NPN型三極管(VT2)基極的方向；電容(C4)和負載(EL)并聯(lián)， 一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射 極相連，另一端與PNP型三極管(VT1)集電極相連；電阻(R1)和電容(C1)并聯(lián)，并聯(lián)后一端與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相 連，另一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射極相連。蓄電池(GB)和開關(guān)S的串聯(lián)電路與并聯(lián)連接的電阻(R1)和電容(C1)并聯(lián)， PNP型三極管(VT1)的發(fā)射極通過開關(guān)S與蓄電池(GB)的正極相連。上述蓄電池供電電子熒光燈保護器中，各電氣元件的參數(shù)如下蓄電池GB端電壓為11-15伏，PNP型三極管(VT1)為TIP127型，NPN型三極管 (VT2)、 NPN型三極管(VT3)為9014型；二極管(VD)為1N4148型，穩(wěn)壓二 極管(DZ)擊穿電壓為5伏、額定功率0.5瓦；電解電容(C1)電容值為IOO微 法、額定電壓25伏，電解電容(C2)電容值為4.7微法、額定電壓25伏，電 解電容(C3)電容值為0.47微法、額定電壓25伏，電解電容(C4)電容值為220 微法、額定電壓25伏；電阻(R1)、 (R5)電阻值為3千歐、額定功率0.25瓦， 電阻(R2)電阻值為1千歐、額定功率0.25瓦，電阻(R3)電阻值為2千歐、額 定功率0.25瓦，電阻(R4)電阻值為10千歐、額定功率0.25瓦，電阻(R6)、 (R8)、 (R9)電阻值為430歐姆、額定功率0.25瓦，電阻(R7)電阻值為3.9千 歐、額定功率0.25瓦；負載電子熒光燈(EL)額定電壓12伏、額定功率18 瓦。圖2示出了在上述電氣參數(shù)取值確定的情況下，該蓄電池供電電子熒光 燈保護器的輸入一輸出特性曲線由圖2可見，當蓄電池的輸入電壓Ui過高時(大于額定值12伏)，該 保護裝置能夠?qū)斎腚妷哼M行限壓處理從而將輸出電壓Uo穩(wěn)定在額定值12 伏附近；而當輸入電壓Ui小于12伏時，能夠進行直通輸出將其完全的傳送 到輸出端，保證輸出電壓Uo與輸入電壓Ui相同。所述裝置的工作過程可以分成啟動、輸出電壓正反饋和輸出電壓負反饋 三個階段，具體為A、 啟動階段閉合開關(guān)S接通電路，電容(C2)通過電阻(R4)、 二極管(VD)和三極管 (VT2)的be結(jié)(基極-發(fā)射極)開始充電，充電電流設(shè)為Io,該充電電流10 構(gòu)成VT2的很小初始基極電流IB2，該IB2經(jīng)過三極管(VT2)放大后得到IC2， 其中三極管(VT1)稱為調(diào)整管，所述的Ic2加到調(diào)整管(VTl)的基極，經(jīng)過三 極管(VT1)的再次放大，在其集電極上得到更大的輸出電流Id，從而得到迅 速增大的輸出電壓Uo,至此啟動階段結(jié)束，電路隨后進入輸出電壓正反饋 階段。電壓Ui表示三極管(VT1)發(fā)射極與三極管(VT2)、 (VT3)發(fā)射極之間的電位差，而輸出電壓Uo則表示三極管(VT1)集電極與三 極管(VT2)、 (VT3)發(fā)射極之間的電位差。B、 輸出電壓正反饋階段輸出電壓Uo通過電阻(R5)、 二極管(VD)反饋到三極管(VT2)的基極，由于輸出電壓Uo逐漸增大，因此Ib2也隨之増大，與A中所述lB2經(jīng)過三極管(VT2)、 (VT1)的兩級放大得到Id的對應(yīng)關(guān)系相同，iB2增大最終使得Id 增大，從而導致Uo進一步增大，在這種電壓正向反饋的作用下，輸出電壓 Uo在很短時間內(nèi)上升到12伏，隨后電路進入電壓負反饋階段。C、 輸出電壓負反饋階段電阻(R7)、 (R8)、 (R9)和穩(wěn)壓二極管(DZ)組成輸出電壓采樣電路，用于 檢測輸出電壓的大小。當輸出電壓Uo上升到12伏時，穩(wěn)壓二極管(DZ)處 于臨界擊穿狀態(tài)，因此三極管(VT3)基極電流lB3增大，放大后得到的集電極 電流Io增大，電流流經(jīng)電阻(R5)產(chǎn)生的壓降增大，則三極管(VT3)的集電極 電位降低，導致三極管(VT2)的基極電流lB2減小，放大后得到的集電極電流 Ic2隨之減小，進一步導致三極管(VTl)的基極電流181和181放大后得到的IC1 減小，從而輸出電壓Uo下降。因此，當輸出電壓大于12伏時，電^各的電 壓負反饋機制將會對輸出電壓Uo進行限壓，使得Uo無法繼續(xù)升高，從而 將Uo穩(wěn)定在額定值附近，電路進入限壓輸出狀態(tài)。根據(jù)上述工作過程，下面進一步分析該保護器在各種不同的實際工作狀 態(tài)下的保護功能的實現(xiàn)原理一、當蓄電池供電的端電壓高于額定值12伏時，上述三個階段將依次 順序發(fā)生，經(jīng)過啟動階段、輸出電壓正反饋階段，最后電路穩(wěn)定工作在輸出 電壓負反饋階段。此時，三個三極管(VT1)、 (VT2)和(VT3)都工作于各自的 放大區(qū)，調(diào)整管(VT1)相當于一只分壓的可變電阻，將蓄電池過高的端電壓 分出一部分，保證輸出電壓Uo穩(wěn)定在額定值12伏，從而整個電路正常工 作，電子熒光燈也處于正常額定工作狀態(tài)。二、當蓄電池供電的端電壓小于等于額定值12伏時，上述三個階段的 前兩個階段將能夠發(fā)生，經(jīng)過啟動階段、輸出電壓正反饋階段，但輸出電壓 負反饋階段無法發(fā)生。原因在于，本實用新型實施例，采用的是降壓型穩(wěn)壓 電路，輸出電壓只能小于等于輸入電壓，而無法大于輸入電壓，因此當輸入電壓小于12伏時，Uo無法大于12伏，從而無法進入輸出電壓負反饋階段。 當電路穩(wěn)定工作在輸出電壓正反饋階段時，三極管(VT3)處于截止狀態(tài)， (VT1)、 (VT2)處于飽和狀態(tài)，調(diào)整管(VT1)相當于一只閉合的開關(guān)，將蓄電 池提供的端電壓直通輸出到輸出端。由上述分析可見，本實用新型的這種蓄電池供電電子焚光燈保護器，能 夠在蓄電池提供的輸入電壓過高時(大于額定值12伏)，將輸出電壓穩(wěn)定 在額定值附近；而當輸入電壓小于12伏時，將其直通輸出到輸出端。因此 能夠保證在蓄電池工作的整個階段都向電子熒光燈提供不高于額定值的電 壓，這種對輸入電壓進行低壓段(小于12伏)直通、高壓段(12 15伏) 限壓的處理方式，不僅能夠保證電子熒光燈的正常工作，使得電子熒光燈不 會由于過載而影響工作壽命，還能夠使電路在低壓段的效率更高。進一步地，該裝置還能夠提供輸出短路保護的功能，保證不會由于電子 熒光燈發(fā)生短路現(xiàn)象而將保護裝置本身或者蓄電池線路燒毀。根據(jù)短路現(xiàn)象 發(fā)生的時間點還可以進一步分成兩種情況，具體分析如下一、 若開關(guān)閉合前電子熒光燈處于短路狀態(tài)，則開關(guān)閉合后，電路僅能 工作在啟動階段，后兩個階段無法發(fā)生。原因在于，當電子熒光燈短路時， 輸出電壓Uo為O,無法進入輸出電壓正反饋階段，因此，當啟動階段電容 (C2)短暫充電結(jié)束后，由于缺少電壓正反饋的維持，三極管(VT1)、 (VT2)從 放大導通狀態(tài)又回到截止狀態(tài)，調(diào)整管(VT1)相當于一只斷開的開關(guān)，將輸 入、輸出完全切斷。二、 若開關(guān)閉合后，電路處于正常工作狀態(tài)時，電子焚光燈突然發(fā)生短路現(xiàn)象。此時，輸出電壓Uo由于電子熒光燈短路變?yōu)?，于是三極管(VT2)的基極電流IB2變?yōu)?，從而集電極電流1€2也為0,流經(jīng)三極管(VT1)的基極電流lB!也就為0，因此集電極電流Id變?yōu)?,三極管(VT1)處于截止狀態(tài)， 將輸入、輸出完全切斷。該電路的輸出短路保護功能具有記憶性，當電路發(fā)生短路故障自動關(guān)斷后，必須切斷電源，待電容(C1)、電容(C2)通過電阻Rl完全放電，且排除 短路故障后，再次接通電源才能重新開始正常工作。容易理解，本實用新型實施例，只是該裝置在電子熒光燈保護方面的應(yīng) 用，實際連接該裝置的還可以是汽車照明光源等負載，因此在各種利用蓄電 池進行供電且需要對蓄電池輸出端電壓進行調(diào)制的場合都可以推廣應(yīng)用。同時，如果調(diào)整該保護裝置中各電氣元件的取值，還可以進一步連接其 它供電電壓的蓄電池，例如常見的24伏蓄電池等，本實用新型實施例，僅 為12伏蓄電池的應(yīng)用舉例，并非限定該保護裝置僅能用于此電壓值下。因此應(yīng)該理解，以上所述僅為本實用新型的一種實施例，并非用于限定 本實用新型的精神和保護范圍，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做出的等同變 化或替換，都應(yīng)視為涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種蓄電池供電電子熒光燈保護器，其特征在于，該裝置包括PNP型三極管(VT1)，NPN型三極管(VT2)和(VT3)，電阻(R1)、(R2)、(R3)、(R4)、(R5)、(R6)、(R7)、(R8)和(R9)，電容(C1)、(C2)、(C3)和(C4)，二極管(VD)和穩(wěn)壓二極管(DZ)；PNP型三極管(VT1)基極通過電阻(R3)，與NPN型三極管(VT2)集電極相連；還通過電阻(R2)，與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相連；PNP型三極管(VT1)集電極通過電阻(R5)，與NPN型三極管(VT3)集電極相連；還通過并聯(lián)的電阻(R7)、(R8)，分別與穩(wěn)壓二極管(DZ)及電阻(R9)的一端相連，穩(wěn)壓二極管(DZ)的另一端與NPN型三極管(VT3)基極相連，電阻(R9)的另一端與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；所述穩(wěn)壓二極管(DZ)的指向為電流通過該穩(wěn)壓二極管(DZ)流向NPN型三極管(VT3)基極的方向為該穩(wěn)壓二極管(DZ)反向擊穿的方向；PNP型三極管(VT1)發(fā)射極通過串聯(lián)的電容(C2)和電阻(R4)，與NPN型三極管(VT3)集電極相連；NPN型三極管(VT2)發(fā)射極與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)基極通過并聯(lián)的電阻(R6)和電容(C3)，與NPN型三極管(VT3)發(fā)射極相連；NPN型三極管(VT3)集電極通過二極管(VD)，與NPN型三極管(VT2)基極相連，所述二極管(VD)的電流允許方向為NPN型三極管(VT3)集電極指向NPN型三極管(VT2)基極的方向；電容(C4)和負載(EL)并聯(lián)，一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射極相連，另一端與PNP型三極管(VT1)集電極相連；電阻(R1)和電容(C1)并聯(lián)，并聯(lián)后一端與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相連，另一端與NPN型三極管(VT2)及(VT3)的發(fā)射極相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池供電電子熒光燈保護器，其特征在于，該裝置進一步包括蓄電池(GB)和開關(guān)S;蓄電池(GB)和開關(guān)S的串聯(lián)電路與并聯(lián)連接的電阻(R1)和電容(C1)并聯(lián)， 所述PNP型三極管(VT1)的發(fā)射極通過開關(guān)S與蓄電池(GB)的正極相連。
專利摘要本實用新型公開了一種蓄電池供電電子熒光燈保護器，包括PNP型三極管(VT1)基極通過電阻(R3)與NPN型三極管(VT2)集電極相連，通過電阻(R2)與PNP型三極管(VT1)發(fā)射極相連；三極管(VT1)集電極通過電阻(R5)與三極管(VT3)集電極相連，通過并聯(lián)的電阻(R7)、(R8)，分別與穩(wěn)壓二極管(DZ)及電阻(R9)的一端相連，穩(wěn)壓二極管(DZ)的另一端與三極管(VT3)基極相連，電阻(R9)的另一端與三極管(VT3)發(fā)射極相連；三極管(VT1)發(fā)射極通過串聯(lián)的電容(C2)和電阻(R4)與三極管(VT3)集電極相連。該裝置能夠在輸入電壓高于額定值時將輸出電壓降到額定值附近，在輸入電壓低于額定值時將其直通輸出，避免了過載現(xiàn)象的發(fā)生，保證了電子熒光燈正常工作從而能夠獲得正常的使用壽命，且該裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
文檔編號H05B41/14GK201114928SQ20072017363
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月16日
發(fā)明者鐘金元 申請人:北京彗光半導體照明科技有限公司