專利名稱：具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率因數(shù)校正裝置(power factor correction device，PFC)，特別地，涉及一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，其在一功率因數(shù)校正電路中增加一可產(chǎn)生電子鎮(zhèn)流器功能的控制電路以達(dá)到減少諧波干擾、省功率、省空間及穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性的目的。
背景技術(shù)：
鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)是表示一輸入電流真正運(yùn)用于鎮(zhèn)流器的有效功率百分比。由于以高頻方式驅(qū)動燈管發(fā)光的電子鎮(zhèn)流器具有較高的光輸出，也就是較省電，因此已取代傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器及起動器而被廣泛應(yīng)用，例如，使用于各類投射器上。傳統(tǒng)上，一投射器的燈管點(diǎn)燈電路設(shè)計(jì)通常是將功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器及電子鎮(zhèn)流器(Ballast)分開，如圖1所示。圖2是一傳統(tǒng)投射器燈管點(diǎn)燈系統(tǒng)線路圖。在圖2中該系統(tǒng)包括一整流器21、一功率因數(shù)校正電路22、一能量存儲電容C3、一電子鎮(zhèn)流器電路24、一點(diǎn)燈器25及一燈管LAMP。如圖2所示，該整流器21是一全橋式整流器，其由二極管BD1-BD4所組成，及一穩(wěn)壓電容器C1，用以提供該系統(tǒng)交流電對直流電的轉(zhuǎn)換，例如，將110VAC轉(zhuǎn)成150VDC或?qū)?20VAC轉(zhuǎn)成300VDC。該功率因數(shù)校正電路22主要包括一變壓器T1、輸入功率檢測電阻器R1-R3、一穩(wěn)壓電容C2、一阻截二極管D1、一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管開關(guān)(MOSFET switch)Q1及一控制器CTRL1。該整流器21的輸出端耦接至該輸入功率檢測電阻器R1的一端及該變壓器T1中第一電感TL1的一端。該電阻器R1的另一端耦接至電阻器R2的一端。該第一電感TL1的另一端耦接至該開關(guān)Q1的源極端及一正向偏壓二極管D2。該電阻器R2另一端耦接至該控制器CTRL1的輸入端、該接地穩(wěn)壓電容C2及該二極管D1的負(fù)向端(節(jié)點(diǎn)A)。該二極管的正向端(節(jié)點(diǎn)B)耦接至該電阻器R3的一端及該變壓器T1中的第二電感TL2一端，該第二電感TL2的另一端則接地，該電阻器R3的另一端耦接至該控制器CTRL1的輸入端。該控制器CTRL1的輸出端經(jīng)一電阻器R4耦接至該開關(guān)Q1的柵極。該開關(guān)Q1的漏極耦接至該控制器CTRL1的輸入端及一接地電阻器R5。在此結(jié)構(gòu)下，該電路22利用該控制器CTRL1分別接收來自電阻器R1-R3所檢測的變壓器兩電感端的輸出及一來自該開關(guān)Q1漏極的反饋信號FB。該反饋信號FB是用以修正該變壓器兩電感端的輸出電壓，藉此選擇性地改變開關(guān)Q1的工作周期(ON duty ratio)及/或其頻率以提供正確的功率因數(shù)輸出。其中，使用該阻截二極管D1來阻止存儲在電容器C2中的電荷逆流以致影響該檢測電阻器R3的檢測值，進(jìn)而使得控制器CTRL1無法輸出正確的功率因數(shù)。同樣地，二極管D2相對于存儲來自該功率因數(shù)校正電路22直流輸出的接地電容C3也是具有相同的功能。由于負(fù)載情況會影響到電流及電壓的輸出相位相干性(output phase coherence)，例如，投影機(jī)若只使用白熾燈管時的輸出電壓及電流同相位，此時輸出功率因數(shù)為100％，然而，實(shí)際上的負(fù)載較為復(fù)雜，此時，會先使用電容器(C3)來存儲電能，因此，就需要一電子鎮(zhèn)流器來維持功率因數(shù)輸出于一穩(wěn)定狀態(tài)，例如，超過0.95。該鎮(zhèn)流器電路24即是用作電子鎮(zhèn)流器。傳統(tǒng)上，如圖2所示，該電路24包括一MOSFET開關(guān)Q2、一LC并聯(lián)諧振電路、一阻截二極管D3及一控制器CTRL2。該開關(guān)Q2的源極連接該電容C3未接地的一端，其柵極則經(jīng)電阻器R6自該控制器接收一輸入信號，其漏極則同時連接至該阻截二極管D3的負(fù)電端及該LC并聯(lián)電路的電感器L1的一端。該電感器L1同時連接至外部燈管LAMP的一端及該LC并聯(lián)電路的接地電容C4。該二極管的正電端同時接地及連接至一電阻器R7的一端。該電阻器R7的另一端則連接至該控制器CTRL 2以產(chǎn)生一反饋信號BFB。同時，該電阻器R7另一端連接至該點(diǎn)燈器25的一端，其包含一用以點(diǎn)火的變壓器T2及一用以控制該變壓器T2的控制器CTRL3，該點(diǎn)燈器25的另一端連接該燈管LAMP的另一端。該控制器利用該反饋信號BFB輸出一控制信號來調(diào)整該開關(guān)Q2的輸出頻率，藉此使得具有直流對交流轉(zhuǎn)換功能的LC諧振電路所輸出至該燈管的輸出功率受到調(diào)控。該二極管D3如同前述的二極管D1一般可防止該開關(guān)Q2的漏極端電流及電壓逆流影響到該反饋信號，進(jìn)而影響供應(yīng)至該燈管LAMP的交流電而導(dǎo)致該燈管發(fā)光(投射)時的穩(wěn)定性(光閃爍指數(shù))。例如，當(dāng)燈管的光閃爍指數(shù)超過0.01時所導(dǎo)致投影片的投影產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。傳統(tǒng)上，前述功率因數(shù)校正電路22會將整流器21輸出電壓穩(wěn)壓在約380VDC附近，在利用該鎮(zhèn)流器電路24的LC諧振電路降壓至約85VDC左右以提供燈管LAMP所需的電壓。但前述這類結(jié)構(gòu)的電路相當(dāng)復(fù)雜，以致會有耗電、占空間、費(fèi)成本等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的為提供一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，其在一功率因數(shù)校正電路中增加一可產(chǎn)生電子鎮(zhèn)流器功能的控制電路以提供本裝置省電、省空間及穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性。
本發(fā)明提供一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，其在一功率因數(shù)校正電路中增加一可產(chǎn)生電子鎮(zhèn)流器功能的控制電路以提供本裝置省電、省空間及穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性。該具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正電路包括一燈管，用以提供照明；一點(diǎn)燈器，串接該燈管以啟動該燈管的照明；一存儲電容，用以提供該燈管發(fā)光所需的電壓值；多個檢測電阻器，用以測量該燈管兩端的電壓值；一電壓/電流控制器，并聯(lián)于所述串接的燈管及點(diǎn)燈器的兩端，用以接收該燈管兩端電壓并根據(jù)所接收的燈管兩端電壓發(fā)出一反饋信號；一功率因數(shù)校正電路，并聯(lián)于該電壓/電流控制器，用以根據(jù)該反饋信號調(diào)整輸出的電源以保護(hù)電路及提升系統(tǒng)的可靠性。


為使本發(fā)明的所述及其它目的、特征、與優(yōu)點(diǎn)能更顯而易見，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下圖1顯示一傳統(tǒng)投射器的燈管點(diǎn)燈電路方塊示意圖；圖2顯示根據(jù)圖1的部分燈管點(diǎn)燈電路圖；圖3是本發(fā)明一具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正電路；及圖4是圖3的功能性方塊圖。
具體實(shí)施例方式
全文中的相同標(biāo)號代表相同元件。
參照圖3，是本發(fā)明一具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正電路。在圖3中，主要是將圖2中的鎮(zhèn)流器電路加以重新設(shè)計(jì)，使之與原功率因數(shù)校正電路22、點(diǎn)燈器25及燈管LAMP連接時，可具有原電子鎮(zhèn)流器的功能但卻不需原電子鎮(zhèn)流器原有的復(fù)雜電路，因而產(chǎn)生該具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正電路。如圖3所示，除固有用于將交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)的整流器21、用于調(diào)整功率因數(shù)的功率因數(shù)校正電路22、用于點(diǎn)亮燈管的點(diǎn)燈器25及用于照明的燈管LAMP外，還包括一電壓/電流控制電路31。由于除該控制電路31外，其余各電路皆相同于圖2，故在此不再重復(fù)說明，而僅就與圖2不同處作說明。在該電壓及電流控制器31中，包括一存儲電容Ce、用以測量燈管兩端電壓差的檢測電阻器R36、R37、R38及R39、一外部控制開關(guān)SN及一控制器CTRL 4。如圖3所示，該存儲電容兩端Cvcc及Bvcc是跨接于整流器21的輸出端及功率因數(shù)校正電路(PFC circuit)原輸出端。注意，此是不同于傳統(tǒng)連接方式，本發(fā)明是將來自整流器21的輸出端耦接在電容器Ce的負(fù)電壓端而將來自PFC電路22的輸出端耦接在電容器Ce的正電壓端，但是，傳統(tǒng)上，是直接將PFC電路22的輸出端連接在存儲電容C3的負(fù)電壓端，電容C3的正電壓端則接地。經(jīng)由節(jié)點(diǎn)Cvcc耦接至檢測電阻R36的一端及點(diǎn)燈器25。檢測電阻R36的另一端耦接至檢測電阻R37的一端及該控制器CTRL 4內(nèi)的差動放大器(未顯示)的一輸入端。檢測電阻R37的另一端耦接至電阻R39的一端及PFC電路的反饋信號。電阻R39連接至電阻R38的一端及控制器CTRL 4內(nèi)的差動放大器的另一輸入端。電阻R38的另一端耦接節(jié)點(diǎn)Bvcc及該外部控制開關(guān)SN的一端。該外部控制開關(guān)SN的另一端耦接燈管的正電壓端。
在上述結(jié)構(gòu)下，因燈管的電阻R會因隨使用的時間而變化，為使輸出功率固定，必須根據(jù)電阻R的變化調(diào)整供應(yīng)于其上的電壓V與電流I，以使其燈管的功率消耗為固定。據(jù)此，控制器CTRL 4利用電阻器R36-R39將燈管兩端的電壓分別輸入至內(nèi)部的差動放大器以取得燈管目前的電壓值，再將該電壓值反饋給控制器CTRL 1以調(diào)整輸出及存儲于該存儲電容Ce中的電荷值，其調(diào)整的電壓范圍約在20至90 VDC之間，藉此維持一穩(wěn)定輸出功率來保持燈管亮度的恒定，因而避免光閃爍現(xiàn)象的發(fā)生。該外部控制開關(guān)SN連接至一外部控制電路以提供另類點(diǎn)燈的選擇。該開關(guān)SN可以是一繼電器、一金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)元件或一閘流晶體管元件(thyristor)。
圖4是圖3的功能性方塊圖。如圖4所示，先利用一整流器將輸入的交流電壓由110/220VAC轉(zhuǎn)換成電路操作所需的直流電壓150/300VDC，再利用本發(fā)明的功率因素校正裝置中的電壓及電流控制電路產(chǎn)生一反饋控制信號FBC來控制功率因素校正電路直接產(chǎn)生約85VDC左右的輸出電壓供應(yīng)給燈管使用。如此，即可節(jié)省鎮(zhèn)流器電路所需的降壓電路，進(jìn)而降低成本、節(jié)省空間及減少功率損耗。若該燈管是一交流燈管，則需增加一直流電對交流電的轉(zhuǎn)換器(DC/AC)(未顯示)，用以提供該交流燈管一交流電壓。該轉(zhuǎn)換器可利用任何公知的直流對交流轉(zhuǎn)換技術(shù)來達(dá)到，例如，全橋式或半橋式電路。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟知此技術(shù)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)，當(dāng)可做更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，包括一燈管，用以提供照明；一點(diǎn)燈器，串接該燈管，以啟動該燈管照明；一存儲電容，用以提供該燈管發(fā)光所需的電壓值；多個檢測電阻器，用以測量該燈管兩端的電壓值；一電壓及電流控制器，并聯(lián)在所述串接的燈管及點(diǎn)燈器的兩端，用以根據(jù)在該燈管兩端所測量的電壓值來產(chǎn)生一反饋控制信號；一功率因數(shù)校正控制器，并聯(lián)于該電壓/電流控制器，用以根據(jù)該反饋控制信號來調(diào)整該存儲電容中的電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一外部控制開關(guān)，用以自外部控制該燈管發(fā)光。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該燈管是一直流燈管。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該燈管是一交流燈管。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該發(fā)光所需的電壓值是一范圍落在20至90V間的電壓。
6.一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，包括一燈管；一整流器，用以提供一直流操作電壓；.一存儲電容，用以存儲燈管發(fā)光所需的電壓；一點(diǎn)燈器，用以利用該存儲電容所存儲的電壓啟動燈管發(fā)光；多個檢測電阻器，用以測量該燈管兩端的電壓值；一電壓及電流控制器，用以根據(jù)在該燈管兩端所測量的電壓值來產(chǎn)生一反饋控制信號；一功率因數(shù)校正控制器，用以根據(jù)該反饋控制信號來調(diào)整接收自該整流器的電壓以改變提供至該存儲電容中的電壓值。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該燈管是一直流燈管。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該燈管是一交流燈管。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，為提供該交流燈管一交流電壓，進(jìn)一步包括一直流對交流轉(zhuǎn)換器。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該直流對交流轉(zhuǎn)換器是一全橋式電路。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該直流對交流轉(zhuǎn)換器是一半橋式電路。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該功率因數(shù)校正電路進(jìn)一步包括一變壓器，包括一第一電感及一接地第二電感，其中，該第一電感一端連接該存儲電容的負(fù)電端；一第一輸入功率檢測電阻器，包括一第一電阻及一第二電阻串接在一起，其中，該第一輸入功率檢測電阻器一端連接至該第一電感中與該存儲電容相連接的同一端且其交接點(diǎn)連接至該整流器輸出端；一接地電容，連接至該第一輸入功率電阻器的另一端；一阻截二極管，其耦接于該接地第二電感及該接地穩(wěn)壓電容與該第一輸入功率電阻器的交接點(diǎn)之間；一第二輸入功率檢測電阻器，其一端連接至該阻截二極管與該接地第二電感間的交接點(diǎn)；一金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管開關(guān)，包括一源極、一漏極及一柵極，其中，該源極同時連接至該第一電感另一端及一用以連接至輸出端的正向二極管，該漏極連接至一用于偵測反饋電壓的接地電阻；及一控制器，其輸出端通過一用以穩(wěn)壓的電阻器連接至該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管開關(guān)的柵極而其輸入端同時連接至該電壓及電流控制器的輸出端、該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管開關(guān)與該接地電阻的交接點(diǎn)、該第二輸入功率檢測電阻器的另一端及該第一輸入功率檢測電阻器、該阻截二極管與該接地電容三者的交接點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正裝置，其在一功率因數(shù)校正電路中增加一可產(chǎn)生電子鎮(zhèn)流器功能的控制電路以提供本裝置省電、省空間及穩(wěn)定的系統(tǒng)可靠性。該具有電子鎮(zhèn)流器功能的功率因數(shù)校正電路包括一燈管，用以提供照明；一點(diǎn)燈器，串接該燈管以啟動該燈管的照明；一電壓/電流控制器，并聯(lián)于上述串接的燈管及點(diǎn)燈器的兩端，用以接收該燈管兩端電壓并根據(jù)所接收的燈管兩端電壓發(fā)出一反饋信號；一功率因數(shù)校正電路，并聯(lián)于該電壓/電流控制器，用以根據(jù)該反饋信號調(diào)整輸出的電源以保護(hù)電路及提升系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H05B41/28GK1406103SQ0113312
公開日2003年3月26日 申請日期2001年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月14日
發(fā)明者陳啟仁 申請人:明碁電通股份有限公司