無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，主要解決了現(xiàn)有技術中存在的缺乏一種設計合理、性價比高、可靠性高、實施方便的脈沖觸發(fā)低壓維持電路，不能滿足實際需求的問題。該無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路包括控制處理芯片，分別與控制處理芯片兩個PWM脈沖輸出端口相連的驅動芯片，一次繞組兩端與驅動芯片相連、且設置有兩個二次繞組的驅動變壓器U，分別與兩個二次繞組相連的MOS管Q1和MOS管Q2，連接于MOS管Q1、MOS管Q2和控制處理芯片之間的過壓保護電路，所述MOS管Q1的柵極與MOS管Q2的漏極相連。通過上述方案，本實用新型達到了性價比較高、安全可靠、便于使用，符合實際需求的目的，具有很高的實用價值和推廣價值。
【專利說明】無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路。

【背景技術】
[0002] 無極燈作為第四代綠色照明有著廣闊的市場應用前景，是未來照明行業(yè)發(fā)展的主 要趨勢，其工作原理是利用鎮(zhèn)流器諧振時產(chǎn)生的高頻、高壓電場，經(jīng)耦合器產(chǎn)生交變磁場， 磁場穿過玻殼進入燈泡腔內(nèi)，交變磁場產(chǎn)生交變電場，在高頻高壓作用下，燈泡內(nèi)氣體雪崩 電離形成等離子體，等離子體中的受激汞原子在返回基態(tài)過程中輻射出254nm的紫外線， 燈泡內(nèi)壁熒光粉受到紫外線照射而轉換成可見光。由此可見，無極燈的發(fā)光主要由鎮(zhèn)流器、 耦合器和泡殼這三大件構成，缺一不可，這三者的最佳匹配才能確保無極燈正常發(fā)光，且具 有良好光效。
[0003] 由于器件生產(chǎn)過程中的因素，部件的一致性難以解決，這給合理匹配帶來難以解 決的特性問題。目前，無極燈電子鎮(zhèn)流器多沿用以前多家公司專為有電極熒光燈設計的專 用芯片，搭建功率輸出電路。采用他激方式從高頻開始降頻掃描，首先高頻預熱逐漸降低經(jīng) 過諧振點產(chǎn)生高壓將燈激發(fā)點亮，然后再降到工作頻率將點亮后的燈低壓維持。然而，這些 芯片必然不是為無電極熒光燈設計的專用芯片，在使用過程中的可靠性和穩(wěn)定性難以滿足 無極燈的長壽命，高可靠的現(xiàn)實要求。
[0004] 由于不同的氣體有著不同的激勵能和電離能，電子碰撞原子并使之電離，則其原 子所具有的該原子的氣體激勵能使電子在有一定電位差的電場中加速，電子可獲得最大的 能量，能使氣體電離，此時的能量稱為電離能。在一定的氣體件件下，當放電電場達到臨界 值時，氣體就將擊穿，成導體狀態(tài)。
[0005] 所以在特定條件下（電離能為一定量時），激勵能起著重要因素。無極燈炮殼的物 理特性在制作過程中總存在著生產(chǎn)過程的偏差，使用環(huán)境條件的不同，使得無極燈的電離 點火條件出現(xiàn)不確定因素。但同工藝制造的無極燈（電離發(fā)光體-炮殼），均可視為有一最 小擊穿條件。為滿足無極燈在生產(chǎn)過程中的偏差，并根據(jù)氣體放電學理論，使用高頻高壓脈 沖串點火觸發(fā)技術，使點火觸發(fā)脈沖能量遠大于最小擊穿能量條件，使無極燈因匹配性的 問題導致的無極燈偶發(fā)性出現(xiàn)不能點亮的現(xiàn)象很難從根本上徹底解決。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，主要解決現(xiàn)有 技術中存在的缺乏一種設計合理、性價比高、可靠性高、實施方便的脈沖觸發(fā)低壓維持電 路，不能滿足實際需求的問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：
[0008] 無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，包括控制處理芯片，分別通過電阻R1和電阻R2 與控制處理芯片兩個PWM脈沖輸出端口相連的驅動芯片，一次繞組兩端分別通過電阻R5和 電容C1與驅動芯片相連、且設置有兩個二次繞組的驅動變壓器U，分別與兩個二次繞組相 連的MOS管Q1和MOS管Q2,連接于MOS管Ql、MOS管Q2和控制處理芯片之間的過壓保護 電路，連接于M0S管Q1的源極和其中一二次繞組之間的二極管D1，連接于M0S管Q2的源極 和另一二次繞組之間的二極管D2,所述M0S管Q1的柵極與M0S管Q2的漏極相連，所述M0S 管Q1的柵極與源極之間連接有電阻R6,所述M0S管Q2的柵極與源極之間連接有電阻R7。
[0009] 具體地說，所述過壓保護電路包括同相輸入端通過電阻R10連接于M0S管Q2柵極 的運算放大器T2,連接于運算放大器T2的輸出端與控制處理芯片之間的電阻R11，輸出端 通過電阻R14與控制處理芯片相連的運算放大器T1，連接于運算放大器T1的同相輸入端與 地之間的二極管D6, 一端與運算放大器T1的同相輸入端相連、另一端通過電容C7接地的電 阻R13, 一端連接于電阻R13和電容C7之間、另一端通過二極管D4接地的二極管D5, 一端 連接于二極管D4和二極管D5之間、另一端接地的電阻R12, 一端連接于二極管D4和二極 管D5之間、另一端分別通過電容C3與M0S管Q2的柵極相連、通過電容C2與M0S管Q1的 柵極相連的電阻R8。
[0010] 進一步地，所述運算放大器T2的反相輸入端與輸出端相連；所述運算放大器T1的 反相輸入端與輸出端相連；所述運算放大器T2的同相輸入端與地之間連接有二極管D3。
[0011] 考慮到實際需求，所述電容C2與M0S管Q1的柵極之間連接有PFC矯正電路。
[0012] 作為優(yōu)選，所述控制處理芯片為STC15F408AD ;驅動芯片為IXD602 ;所述運算放大 器T1和運算放大器T2均為MC4558。
[0013] 本實用新型中，所述控制處理芯片連接有時鐘電路、通訊接口電路和晶振電路。
[0014] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
[0015] (1)本實用新型選用特定的芯片，并對電路進行巧妙設計，實現(xiàn)了高效簡便啟動并 維持無極燈亮度的目的，再實施過程中，只需將產(chǎn)生的PWM脈沖波輸出至無極燈耦合器便 可實現(xiàn)脈沖觸發(fā)和低壓維持，設計合理、性價比較高，可靠性較高，符合實際需求，適合大規(guī) 模推廣應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型-實施例的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括 但不限于下列實施例。 實施例
[0018] 如圖1所示，本實用新型公開了一種無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，采用高速、 高可靠、低功耗、超強抗干擾的新一代單片機芯片STC15F408AD作為控制處理芯片，在實施 時，采用該控制處理芯片的PCA高速脈沖輸出方式，通過設置寄存器，輸出兩路占空比50%、 頻率240KHz的正負脈沖，經(jīng)過功率驅動芯片IXD602輸出，作為控制信號，其具體應用原理 如下：
[0019] 控制處理芯片輸出兩路倒相互補的PWM脈沖為波，方波占空比各為50%、寬度為 2. 08us、死區(qū)時間為250ns，在半橋中線形成2. 08us寬度，重復時間間隔等于200ns的高頻 脈沖串。此脈沖串同時也作為諧振變換后的正弦功率輸出至無極燈耦合器。240KHz的高頻 脈沖串與諧振電路的諧振點相同，在無極燈未點燃負載等效阻抗趨于無窮大時，將在耦合 器上產(chǎn)生約5KV的高頻電壓，在5KV的高頻電壓下燈殼內(nèi)的氣體將快速電離，完成點火。無 極燈的點火時間正常情況下45us即可完成，然在點火期功率開關器件處于嚴重過載狀態(tài)， 因此要求點火能量要強，并且以最大的能量、最快的速度完成，使功率開關器件快速過度到 正常工作。直接高壓脈沖點火是最佳的選擇，一但點火失敗必須快速關閉，并進行再次點火 至到條件性保護。
[0020] 在實施時，本實用新型優(yōu)選通過限制高壓時間達到點火與保護的目的，在啟動輸 出PWM產(chǎn)生點火高壓的同時，控制處理芯片通過電容分壓取樣于耦合器高壓，定時器開始 計時，lms時間后所檢測到的點火高壓高于某給定值時，認定點火失敗，此時關閉PWM輸出， 延時后再次進行點火運行，反復四次后點火仍不成功，啟動功能性閉鎖，保護鎮(zhèn)流器。一但 點火成功無極燈等效抗阻直線下降，改變了諧振條件、耦合器高壓消失而進入正常工作。燈 電壓檢測經(jīng)控制處理芯片判斷后，執(zhí)行各種設定的監(jiān)控程序。
[0021] 控制處理芯片STC15F408AD得到5V VCC電壓后，輸出兩路倒相互補的PWM脈沖為 波，方波占空比各為50%、寬度為2. 08us、死區(qū)時間：250ns，在半橋中線形成2. 08us寬度， 重復時間間隔等于200ns的高頻脈沖串。經(jīng)過IXD602 M0S驅動芯片增加驅動能力后，送到 驅動變壓器U上，次級兩個二次繞組將15V的驅動波形分別驅動半橋上下管M0S管Q1、M0S 管Q2。然后M0S管Q1上端是由PFC矯正后的穩(wěn)定440V直流電壓，通過兩個M0S管交替導 通，產(chǎn)生240KHZ的高壓脈沖波加到諧振線路之上，作為諧振變換后的正弦功率輸出至無極 燈耦合器。240KHZ的高頻脈沖串與諧振電路的諧振點相同，在無極燈未點燃負載等效阻抗 趨于無窮大時，將在耦合器上產(chǎn)生約5KV的高頻電壓，在5KV的高頻電壓下燈殼內(nèi)的氣體將 快速電離，完成點火。無極燈的點火時間的控制非常重要，正常情況下45us即可完成，然在 點火期功率開關器件處于嚴重過載狀態(tài)，因此要求點火能量要強，并且以最大的能量、最快 的速度完成，使功率開關器件快速過度到正常工作。直接高壓脈沖點火是最佳的選擇，一但 點火失敗必須快速關閉，并進行再次點火至到條件性保護。
[0022] 過壓保護電路是在燈輸出端利用電容取樣，再經(jīng)電阻分壓，二極管整流，再經(jīng)電阻 分壓經(jīng)過電壓跟隨器加到單片機，經(jīng)過運算放大器MC4558置高電位時啟動單片機保護，閉 鎖輸出PWM.過流保護是在主回路上連接0. lohm的電阻，當過流時會在0. lohm電阻上形成 過高的壓降，通過運算放大器MC4558功放芯片加到單片機上使其閉鎖輸出PWM。
[0023] 如圖1所示，本實用新型的實現(xiàn)電路包括控制處理芯片，分別通過電阻R1和電阻 R2與控制處理芯片兩個PWM脈沖輸出端口相連的驅動芯片，一次繞組兩端分別通過電阻R5 和電容C1與驅動芯片相連、且設置有兩個二次繞組的驅動變壓器U，分別與兩個二次繞組 相連的M0S管Q1和M0S管Q2,連接于M0S管Q1、M0S管Q2和控制處理芯片之間的過壓保護 電路，連接于M0S管Q1的源極和其中一二次繞組之間的二極管D1，連接于M0S管Q2的源極 和另一二次繞組之間的二極管D2,所述M0S管Q1的柵極與M0S管Q2的漏極相連，所述M0S 管Q1的柵極與源極之間連接有電阻R6,所述M0S管Q2的柵極與源極之間連接有電阻R7。 所述過壓保護電路包括同相輸入端通過電阻R10連接于M0S管Q2柵極的運算放大器T2,連 接于運算放大器T2的輸出端與控制處理芯片之間的電阻R11，輸出端通過電阻R14與控制 處理芯片相連的運算放大器T1，連接于運算放大器T1的同相輸入端與地之間的二極管D6， 一端與運算放大器T1的同相輸入端相連、另一端通過電容C7接地的電阻R13, 一端連接于 電阻R13和電容C7之間、另一端通過二極管D4接地的二極管D5, 一端連接于二極管D4和 二極管D5之間、另一端接地的電阻R12, 一端連接于二極管D4和二極管D5之間、另一端分 別通過電容C3與MOS管Q2的柵極相連、通過電容C2與MOS管Q1的柵極相連的電阻R8。 所述運算放大器T2的反相輸入端與輸出端相連；所述運算放大器T1的反相輸入端與輸出 端相連；所述運算放大器T2的同相輸入端與地之間連接有二極管D3。所述電容C2與MOS 管Q1的柵極之間連接有PFC矯正電路。
[0024] 考慮到實際需求，所述控制處理芯片連接有時鐘電路、通訊接口電路和晶振電路 等。
[0025] 在上述電路的基礎上，本實施例還連接有部分輔助元器件和連線，用于保證電路 的正常運行，這些輔助元器件的使用屬于行業(yè)通用的電路應用習慣，在此不再贅述。
[0026] 按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本實用新型。
【權利要求】
1. 無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，包括控制處理芯片，分別通過電阻 R1和電阻R2與控制處理芯片兩個PWM脈沖輸出端口相連的驅動芯片，一次繞組兩端分別通 過電阻R5和電容C1與驅動芯片相連、且設置有兩個二次繞組的驅動變壓器U，分別與兩個 二次繞組相連的MOS管Q1和MOS管Q2,連接于MOS管Ql、MOS管Q2和控制處理芯片之間 的過壓保護電路，連接于MOS管Q1的源極和其中一二次繞組之間的二極管D1，連接于MOS 管Q2的源極和另一二次繞組之間的二極管D2,所述MOS管Q1的柵極與MOS管Q2的漏極相 連，所述MOS管Q1的柵極與源極之間連接有電阻R6,所述MOS管Q2的柵極與源極之間連接 有電阻R7。
2. 根據(jù)權利要求1所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，所述過壓保 護電路包括同相輸入端通過電阻R10連接于MOS管Q2柵極的運算放大器T2,連接于運算 放大器T2的輸出端與控制處理芯片之間的電阻R11，輸出端通過電阻R14與控制處理芯片 相連的運算放大器T1，連接于運算放大器T1的同相輸入端與地之間的二極管D6, 一端與運 算放大器T1的同相輸入端相連、另一端通過電容C7接地的電阻R13, 一端連接于電阻R13 和電容C7之間、另一端通過二極管D4接地的二極管D5, 一端連接于二極管D4和二極管D5 之間、另一端接地的電阻R12, 一端連接于二極管D4和二極管D5之間、另一端分別通過電容 C3與MOS管Q2的柵極相連、通過電容C2與MOS管Q1的柵極相連的電阻R8。
3. 根據(jù)權利要求2所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，所述運算放 大器T2的反相輸入端與輸出端相連；所述運算放大器T1的反相輸入端與輸出端相連；所 述運算放大器T2的同相輸入端與地之間連接有二極管D3。
4. 根據(jù)權利要求3所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，所述電容C2 與MOS管Q1的柵極之間連接有PFC矯正電路。
5. 根據(jù)權利要求1所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，所述控制處 理芯片為STC15F408AD ;驅動芯片為IXD602。
6. 根據(jù)權利要求1所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于，所述運算放 大器T1和運算放大器T2均為MC4558。
7. 根據(jù)權利要求Γ6任意一項所述的無極高壓脈沖觸發(fā)低壓維持電路，其特征在于， 所述控制處理芯片連接有時鐘電路、通訊接口電路和晶振電路。
【文檔編號】H05B41/24GK203896573SQ201420267366
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權日:2014年5月23日
【發(fā)明者】陳英, 李兆廷, 孫秀方, 鄒幫忠, 黎昌波 申請人:成都東旭節(jié)能科技有限公司, 成都東旭建設工程有限公司