專利名稱：模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種專用于霓虹燈的高頻、高壓電子式電源。
在已有技術(shù)中，霓虹燈電源多采用傳統(tǒng)的漏磁鐵芯變壓器，這種老式變壓器電源效率低、功耗大、體積大、重量重、使用十分不便。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子式霓虹燈電源問世，它主要由整流濾波、逆變振蕩、高壓輸出和異常保護(hù)幾部分電路組成。它可以通過逆變振蕩的方式將電網(wǎng)電壓變換成高頻高壓輸出，為霓虹燈供電。它在效率、功耗、體積和重量方面大大優(yōu)于老式變壓器電源。但是，由于它才起步，在電路結(jié)構(gòu)和工藝制作上還很不完善，使產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。它主要存在以下幾個問題，一是異常保護(hù)功能不全，特別對霓虹燈的拉弧現(xiàn)象沒有保護(hù)措施。而霓虹燈的拉弧是在霓虹燈使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，由于霓虹燈安裝在室外，它的接點(diǎn)易氧化而造成接觸不良，從而產(chǎn)生拉弧。霓虹燈的拉弧不僅容易引起火災(zāi)，而且使電源工作在嚴(yán)重的過流狀態(tài)，對電源的壽命影響極大。二是電源輸出端的供電是高頻脈沖式供電，使高壓引線間產(chǎn)生放電，同時燈管產(chǎn)生頻閃效應(yīng)。燈管頻閃效應(yīng)會影響燈管的壽命。高壓引線間的放電，雖然功率不高，但對電源的效率和質(zhì)量影響極大，它會造成帶載能力下降，高壓引線發(fā)熱，長時間還會將高壓引線擊穿，造成人身安全或火災(zāi)事故。三是電源采用分立元件組裝，很不適于霓虹燈電源的這種高頻、高壓、大功率電路。因?yàn)榉至⒃Y(jié)構(gòu)會使電路產(chǎn)生較高的寄生和分布參數(shù)，造成電路動態(tài)干擾，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生寄生振蕩，使電路工作的穩(wěn)定性極差。同時這些寄生和分布參數(shù)還極易引起電路內(nèi)部高壓放電、拉弧和打火，影響了整機(jī)的壽命。另外，分立元件結(jié)構(gòu)使整機(jī)的防水、防潮問題難以解決，已有技術(shù)中用環(huán)氧樹脂對整機(jī)進(jìn)行密封，雖然解決了防水、防潮問題，但卻影響了散熱，增加了電路熱效應(yīng)而帶來的不穩(wěn)定因素，而且不能維修，只要電路出現(xiàn)故障，就得整機(jī)報廢，給用戶增加經(jīng)濟(jì)損失。由于上述缺點(diǎn)的存在，現(xiàn)有的電子式霓虹燈電源存在著工作不穩(wěn)定，帶載能力差，壽命短等缺點(diǎn)，目前還不能完全替代老式變壓器電源。
本實(shí)用新型的目的是為了克服已有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣完成的參見

圖1，它具有一個對電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流、濾波的電源變換電路(1)，并在該電路中設(shè)有短路保護(hù)器。它還具有將電源變換電路輸出的直流電壓變換成高頻交流電壓的逆變振蕩電路(2)。還具有異常檢測電路(3)和接在異常檢測電路輸出端與逆變振蕩電路輸入端的異常保護(hù)電路(4)及接在逆變振蕩電路輸出端的高壓輸出電路(5)。它的改進(jìn)結(jié)構(gòu)是所述的異常檢測電路(3)由用于感應(yīng)高壓輸出電壓變化的開路檢測器(3.3)和用于感應(yīng)逆變振蕩電路(2)中工作電流變化的過流檢測器(3.1)和欠流檢測器(3.2)組成。在所述的高壓輸出電路中設(shè)有高壓輸出橋式整流器(5.2)。由所述的電源變換電路(1)、逆變振蕩電路(2)、異常檢測電路(3)、異常保護(hù)電路(4)構(gòu)成一個高頻逆變厚膜集成模塊，由所述的高壓輸出電路(5)構(gòu)成一個高壓輸出模塊。
通過上述改進(jìn)可以看出，三種檢測電路的設(shè)置完善了電源自身的保護(hù)功能，其中過流保護(hù)可以防止霓虹燈拉弧現(xiàn)象對電源的損壞；欠流保護(hù)可以防止負(fù)載過載對電源損壞；開路保護(hù)可以防止燈管斷裂、電路斷線使輸出端空載而對電源的損壞。保護(hù)功能的完善大大提高了整機(jī)的使用壽命，同時有效地避免了霓虹燈在使用過程中安全事故的發(fā)生。高壓輸出橋式整流器的設(shè)置可以將高壓脈沖式供電變成直流供電，以消除高壓引線間的放電和消除燈管頻閃效應(yīng)，提高了電源效率、增加了帶載能力。采用厚膜集成模塊的結(jié)構(gòu)形式解決了以下三個問題，一是消除了電路中的寄生和分布參數(shù)，提高了工作穩(wěn)定性；二是解決了防水、防潮和散熱之間的矛盾。由于模塊本身具有很好的密封，因此它具有防水、防潮的性能，不用采用全密封方式，散熱片可以設(shè)置在模塊外，使其能正常散熱。三是易于維修，模塊化的組合結(jié)構(gòu)，便于器件的更換，降低了用戶的經(jīng)濟(jì)損失。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于完善了電子霓虹燈電源的異常保護(hù)功能，消除了霓虹燈在工作中的不安全因素，提高了電源的使用壽命。同時改善了電源性能，使其具有效率高，帶載能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。這一改進(jìn)，使電子式霓虹燈電源能夠成為老式變壓器電源的更新替代產(chǎn)品。
下面根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)說明其結(jié)構(gòu)和工作原理。
圖1，本實(shí)用新型的電路原理方框圖。
圖2，電源變換電路的原理圖。
圖3，逆變振蕩電路、異常檢測電路、異常保護(hù)電路、高壓輸出電路的原理圖。
圖4，本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖2，所述的電源變換電路包括橋式整流器(6)和濾波電容C0。220V的電網(wǎng)電壓經(jīng)過上述整流和濾波后輸出直流電壓VC為整機(jī)供電。由于霓虹燈電源工作在高頻、高壓狀態(tài)，它產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)電壓及外部電器設(shè)備有較嚴(yán)重的影響，為了消除這種影響，在電源變換電路中設(shè)置了一個由電感耦合式高頻濾波器(7)、電感式高頻共模濾波器(8)和分壓式電容濾波器(9)構(gòu)成的復(fù)式濾波電路(29)。所述的電感耦合式高頻濾波器由電感L1、L2和電阻R1、電容C1連接構(gòu)成，該濾波器用于抑制整機(jī)中的額定噪聲，并對電網(wǎng)起隔離作用，消除整機(jī)工作時對電網(wǎng)的污染。所述的電感式高頻共模濾波器由電感L3、L4和電容C2連接構(gòu)成，該濾波器用于抑制整機(jī)中的共模噪聲。所述的分壓式電容濾波器由電阻R2、R3和電容C3、C4連接構(gòu)成，該濾波器用于抑制整機(jī)的輻射噪聲。共模噪聲和輻射噪聲的抑制，可減小整機(jī)對外部電器設(shè)備的影響。所述的短路保護(hù)器(10)采用PTC非破壞性電子保險絲，這種保險絲在電路出現(xiàn)短路時呈現(xiàn)電阻無窮大阻值，即“關(guān)斷”狀態(tài)，電路正常時，自動恢復(fù)低阻“導(dǎo)通”狀態(tài)。因此，它是不用更換的保險絲，具有無觸點(diǎn)，無電磁干擾，開關(guān)特性好，無噪聲、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于本電路的厚膜集成。在該電源變換電路中還設(shè)有一個二極管發(fā)光指示器(11)用于電網(wǎng)供電指示。
參見圖3，所述的逆變振蕩電路由自激式振蕩器、起振控制電路和二極管鉗位電路組成。所述的自激式振蕩器由推挽式連接的MOS場效應(yīng)管Q1、Q2、升壓變壓器B1和柵極限流電阻R9、R10、柵極的穩(wěn)壓電路(12)、(13)及接在該振蕩器輸出端(H)與電源正極間的電容充放電電路(14)連接構(gòu)成。其中升變壓B1的初級繞組L5、L6分別串接在場效應(yīng)管Q1、Q2的柵極控制回路中，其次級繞組L7作為反饋繞組與高壓包B2的初級繞組N1和充電電容C7串接構(gòu)成振蕩輸出回路。所述起振控制電路由電阻分壓器(15)、充電電容C8和雙向二極管(16)連接構(gòu)成，分壓器(15)由電阻R4、R5、R6、R8連接構(gòu)成，其分壓輸出端通過雙向二極管(16)接Q2的柵極。所述的二極管鉗位電路由電容分壓器C5、C6和二極管D1、D2連接構(gòu)成。圖2中供給的直流電源VC通過電阻分壓器(15)向電容C8充電，當(dāng)C8上的電壓上升到一定值時，雙向二極管(16)導(dǎo)通，使場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通。當(dāng)Q2導(dǎo)通時，繞組L5、L6的感應(yīng)電動勢使Q1導(dǎo)通、Q2截止。當(dāng)Q1導(dǎo)通、Q2截止時，輸出回路中繞組L7、N1的電流方向與原電流方向相反，電容C7被充電，這時，繞組L5、L6感應(yīng)出的反向電動勢又使原導(dǎo)通的Q1截止，原截止的Q2導(dǎo)通。當(dāng)Q2導(dǎo)通、Q1截止時，電容C7放電。如此往復(fù)，Q1、Q2的輪流導(dǎo)通、截止，C7的交替充電和放電，形成振蕩。振蕩輸出經(jīng)過高壓包B2的升壓，在其次級繞組上獲得高壓而點(diǎn)亮霓虹燈。由于高壓包B2的初級繞組間存在漏感，故在Q1、Q2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的瞬間，它們的源極將出現(xiàn)尖鋒電壓，所述的二極管鉗位電路可消除這一尖鋒電壓；柵極穩(wěn)壓電路(12)、(13)可使高壓包B2上的儲能迅速泄放，以消除B2繞組中產(chǎn)生的尖鋒電壓，同時穩(wěn)定柵極電壓。為了提高整機(jī)的使用效率，高壓包輸出次級設(shè)有兩個輸出繞組N2、N3。主輸出繞組N2可以點(diǎn)亮14米長的燈管，為主圖案供電；輔輸出繞組N3可同時點(diǎn)亮1～3米長的燈管，能方便地為零星燈管，超細(xì)燈管、動態(tài)圖案變化中的小圖案燈管供電。每個次級繞組輸出端都設(shè)有高壓輸出橋式整流器(17)、(18)。本電源由于改為直流供電，使帶載能力增強(qiáng)，因此，可在不影響主輸出帶載能力的情況下，增設(shè)一組輔輸出繞組，而且主輸出帶載能力還比已有技術(shù)增加了0.8倍。所述的異常保護(hù)電路由閘流管(19)、限流電阻R19、濾波電容C10和穩(wěn)壓管(26)等連接構(gòu)成，它的輸出端與逆變振蕩電路的起振控制電路相接，其中濾波電容C10用于吸收雜波，防止電路的誤動作。當(dāng)閘流管被觸發(fā)導(dǎo)通后，它輸出的控制電壓通過起振控制端加在場效應(yīng)管Q2的柵極，使柵極電壓為零，則振蕩器停振。在該電路中還設(shè)有一個二極管發(fā)光指示器(27)，用于異常保護(hù)狀態(tài)的指示。該指示器與圖2中的電源指示器配合，可在整機(jī)發(fā)生故障時，直觀粗略地判斷問題所在。所述的過流檢測電路由過流感應(yīng)器、過流觸發(fā)電路和延時開關(guān)電路組成。過流感應(yīng)器由直流互感器(20)、交流變壓器(21)連接構(gòu)成；過流觸發(fā)電路是由電阻R13、R14接成的電阻分壓器(25)；延時開關(guān)電路由三極管Q5、Q6和單結(jié)管Q4及電阻、電容連接構(gòu)成，其中三極管Q5、Q6為觸發(fā)開關(guān)，單結(jié)管Q4為延時開關(guān)，并由電阻R17、R18和電容C9確定延時的時間常數(shù)。該延時開關(guān)電路的觸發(fā)輸入端通過雙向穩(wěn)壓管(24)與分壓器(25)相接。當(dāng)整機(jī)正常工作時，分壓器(25)的分壓值較低，穩(wěn)壓管(24)得不到其反向擊穿電壓而截止，則三極管Q5截止，Q6導(dǎo)通，單結(jié)管Q4因達(dá)不到峰點(diǎn)電壓而截止，當(dāng)電路中出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象使整機(jī)工作在過流狀態(tài)時，直流互感器的直流繞組L8、L10中的電流增大，而交流繞組L9、L11的感抗減小，交流變壓器初級回路中的交流電流增大，隨之次級繞組L13的電壓增大，則分壓器(25)的分壓值增加，穩(wěn)壓管(24)反向擊穿，三極管Q5導(dǎo)通、Q6截止，電源電壓通過電阻R17、R18向電容C9充電；當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)管Q4的峰點(diǎn)電壓時，Q4導(dǎo)通，并輸出一個觸發(fā)信號通過二極管D3加到異常保護(hù)電路的觸發(fā)輸入端，使異常保護(hù)電路動作，振蕩器停振，輸出電壓為零，發(fā)光二極管(27)亮，整機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)，電路中單結(jié)管延時開關(guān)對過流感應(yīng)信號具有一定的識別功能，可以防止電路誤動作，動作可靠性高。所述的欠流檢測電路由欠流感應(yīng)器，欠流觸發(fā)電路和開關(guān)電路構(gòu)成。欠流感應(yīng)器由直流互感器(20)和交流變壓器(21)連接構(gòu)成；欠流觸發(fā)電路是由電阻R15、R16接成電阻分壓器(23)；開關(guān)電路由單結(jié)管Q3和電阻、電容、穩(wěn)壓管連接構(gòu)成、其中由電阻R11、R12和穩(wěn)壓管(22)接成單結(jié)管Q3發(fā)射極的穩(wěn)壓電路在正常狀態(tài)下，穩(wěn)壓管(22)反向擊穿，單結(jié)管Q3的發(fā)射極被穩(wěn)壓，同時，分壓器(23)的分壓值較高，使Q3的第一基極b1與第二基極b2間電壓較高，單結(jié)管Q3得不到峰點(diǎn)電壓而處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)電路中發(fā)生過載等情況使整機(jī)工作在欠流狀態(tài)時，直流互感器直流繞組L10、L8中電流減小，交流繞組L9、L11的感抗增大，使交流變壓器初級回路中的交流電流減小，繞組L15的電壓減小，分壓器(23)的分壓值降低，使單結(jié)管Q3的輸入電壓降低，則單結(jié)管Q3達(dá)到峰值電壓而導(dǎo)通，并輸出觸發(fā)信號，通過二極管D4加到異常保護(hù)電路的觸發(fā)輸入端，使異常保護(hù)電路動作，整機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)所述的開路檢測器由設(shè)在高壓包輸出端的繞組N4構(gòu)成。當(dāng)供電電路中出現(xiàn)斷線、接點(diǎn)氧銹或燈管斷裂等現(xiàn)象使整機(jī)輸出端開路時，輸出端空載電壓升高，繞組N4上的電壓隨之升高，這一電壓，經(jīng)過二極管Q5加到異常保護(hù)電路的觸發(fā)輸入端，使異常保護(hù)電路動作，則整機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)。本例中的異常檢測和異常保護(hù)電路具有較高抗干擾能力，能較準(zhǔn)確判定異常信號，防止了電路誤動作的發(fā)生，這對整機(jī)的異常保護(hù)功能是十分重要的參見圖4，本霓虹燈電源的外形結(jié)構(gòu)采用兩塊模塊組合的積木式結(jié)構(gòu)。由于圖3中的高壓包B2是較易損壞的部件，所以將高壓輸出電路(5)從整機(jī)主體電路中分離開，單做成一個高壓輸出模塊(31)，這樣特別便于維修和更換。圖3中的其它電路和圖2中的電路一起，采用厚膜混合集成(HIC)工藝，將它們集成在微小的陶瓷基片上，然后進(jìn)行絕緣封裝，制成一個高頻逆變厚膜集成模塊(30)，電路的散熱片(32)附于模塊外的一側(cè)，并伸出外殼上蓋(34)，形成外窗式散熱，達(dá)到較理想的散熱效果。圖中(35)是外殼底板，(36)是指示面板。
權(quán)利要求1.模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，具有A、對電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流、濾波的電源變換電路(1)，并在該電路中設(shè)有短路保護(hù)器，B、將電源變換電路輸出的直流電壓變換成高頻交流電壓的逆變振蕩電路(2)，C、異常檢測電路(3)，D、接在異常檢測電路輸出端與逆變振蕩電路輸入端的異常保護(hù)電路(4)，E、接在逆變振蕩電路輸出端的高壓輸出電路(5)，其特征是F、所述的異常檢測電路(3)由用于感應(yīng)高壓輸出電壓變化的開路檢測器(3.3)和用于感應(yīng)逆變振蕩電路(2)中工作電流變化的過流檢測器(3.1)和欠流檢測器(3.2)組成，G、在所述的高壓輸出電路中設(shè)有高壓輸出橋式整流器(5.2)，H、由所述的電源變換電路(1)、逆變振蕩電路(2)、異常檢測電路(3)、異常保護(hù)電路(4)構(gòu)成一個高頻逆變厚膜集成模塊，由所述的高壓輸出電路(5)構(gòu)成一個高壓輸出模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，其特征是高壓包輸出次級設(shè)有主、輔兩個輸出繞組N2、N3。
3.如權(quán)利要求1或2所述的模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，其特征是在所述的電源變換電路中設(shè)有一個由電感耦合式高頻濾波器(7)、電感式高頻共模濾波器(8)和分壓式電容濾波器(9)構(gòu)成的復(fù)式濾波電路(29)用于抑制噪聲。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，其特征是所述的短路保護(hù)器(10)采用PTC非破壞性電子保險絲。
5.如權(quán)利要求1或2所述的模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，其特征是所述的短路保護(hù)器(10)采用PTC非破壞性電子保險絲。
專利摘要本實(shí)用新型是一種模塊式厚膜集成電路霓虹燈電源，它由電源變換電路、逆變振蕩電路、異常檢測電路、異常保護(hù)電路和高壓輸出電路組成。所述的異常檢測電路由開路檢測器、過流檢測器和欠流檢測器構(gòu)成。在所述的高壓輸出電路中設(shè)有高壓輸出橋式整流器。上述高壓輸出電路在機(jī)械結(jié)構(gòu)上從電路主體中分離開，制成一個密封的模塊，其余電路制成厚膜集成模塊。本電源異常保護(hù)功能全、效率高、帶載能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠，維修方便。
文檔編號H02H9/00GK2245321SQ9524522
公開日1997年1月15日 申請日期1995年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月30日
發(fā)明者尹增平 申請人:陜西福華電子有限公司