專利名稱：一種高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子鎮(zhèn)流器，特別是高電壓輸入的具有恒功率控制的高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
電子鎮(zhèn)流器由于具有體積小，重量輕，效率高等優(yōu)點(diǎn)而廣受人們關(guān)注。它包括功率因數(shù)校正電路、燈、接于功率因數(shù)校正電路輸出端的給燈供電的高頻逆變電路，給燈提供高壓?jiǎn)?dòng)脈沖的點(diǎn)火電路，一般運(yùn)行于高頻狀態(tài)，可以大大減小與燈串聯(lián)的電感，提高了發(fā)光效率，延長(zhǎng)了燈管的使用壽命，并且使得光輸出的控制變得簡(jiǎn)單可靠。因?yàn)殡娮渔?zhèn)流器是一種大量使用的用電裝置，從減少諧波污染和線路損耗來(lái)看，電子鎮(zhèn)流器采用抬高輸入電壓減小輸入電流是一種行之有效的方法，然而高輸入電壓對(duì)于電子鎮(zhèn)流器中的功率因數(shù)校正電路提出了挑戰(zhàn)。
普通的升壓變換器由于具有輸入電流畸變小、效率高、拓?fù)浜?jiǎn)單等等原因被認(rèn)為是有源功率因數(shù)校正電路的首選拓?fù)?，然而，升壓變換器要求輸出電壓大于輸入電壓峰值，當(dāng)電壓為220V市電輸入時(shí)，電壓輸出至少要380V以上。因此，對(duì)于高電壓范圍為330V～430V交流輸入情況，為了得到低于450V的輸出母線電壓，升壓電路則不能勝任了。
升降壓式變換器既可升壓又可以降壓，在電感電流斷續(xù)工作條件下，自身具有完美的功率因數(shù)校正功能，因此符合高電壓輸入，低直流電壓輸出的要求。然而，普通的升降壓式電路器件電壓應(yīng)力比較高的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。以高電壓范圍為330V～430V交流輸入電壓為例，輸出電壓若設(shè)為400V，工作在斷續(xù)狀態(tài)下，這時(shí)開(kāi)關(guān)管都要求耐壓1200V以上，這種要求是非?？量痰摹２捎眠@樣的功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)出來(lái)的電子鎮(zhèn)流器只能適用于中小功率的電子鎮(zhèn)流器，對(duì)于稍大一點(diǎn)功率的電子鎮(zhèn)流器而言，對(duì)于開(kāi)關(guān)管的要求非?？量?，成本高且發(fā)熱嚴(yán)重，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于高電壓輸入情況下的帶有恒功率控制的高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器。它采用兩個(gè)低耐壓的開(kāi)關(guān)管替代了升降壓式變換器中高耐壓的開(kāi)關(guān)管，使得開(kāi)關(guān)器件的選擇范圍得以大大拓寬，降低功率因數(shù)校正電路的成本，通過(guò)恒功率控制，使得燈的輸出功率不會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，以保證光效。
本實(shí)用新型的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器包括功率因數(shù)校正電路、燈、高頻逆變電路、點(diǎn)火電路，還包括電壓檢測(cè)電路、限流電路、脈寬調(diào)制電路、脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路和恒功率控制電路，功率因數(shù)校正電路輸出的電壓檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電壓檢測(cè)電路輸入脈寬調(diào)制電路，功率因數(shù)校正電路輸出的限流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)限流電路輸入脈寬調(diào)制電路，功率因數(shù)校正電路輸出的電流檢測(cè)信號(hào)輸入恒功率控制電路，脈寬調(diào)制電路的輸出端與脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接功率因數(shù)校正電路的輸入端，恒功率控制電路的輸出端與高頻逆變電路相連。
工作時(shí)，功率因數(shù)校正電路輸出的電壓檢測(cè)信號(hào)和限流檢測(cè)信號(hào)分別經(jīng)電壓檢測(cè)電路和限流電路輸入脈寬調(diào)制電路，產(chǎn)生出脈寬一定的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制功率因數(shù)校正電路中的兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管，達(dá)到輸出電壓恒定，功率因數(shù)校正電路輸出的電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)恒功率控制電路輸出一定頻率的具有死區(qū)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制高頻逆變電路的開(kāi)關(guān)管，以達(dá)到恒定燈功率的目的。
本實(shí)用新型的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，可使輸入電流大幅度減小，功率因數(shù)接近于1，能有效地減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和線路損耗，同時(shí)采用了恒功率控制，使得電子鎮(zhèn)流器的輸出功率不會(huì)隨著燈的特性的變化而變化，保證了燈的輸出光效，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1是本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器的構(gòu)成電路方框圖；圖2是功率因數(shù)校正電路的一種具體電路圖；圖3是脈寬調(diào)制電路圖圖4是同步脈沖驅(qū)動(dòng)電路；圖5是高電壓輸入的功率因數(shù)校正電路的工作時(shí)序圖；圖6是供給燈高頻電流的高頻逆變電路；圖7是恒功率控制電路；具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器包括功率因數(shù)校正電路1，接于功率因數(shù)校正電路輸出端的給燈L供電的高頻逆變電路2，給燈提供高壓?jiǎn)?dòng)脈沖的點(diǎn)火控制電路3，電壓檢測(cè)電路4，限流電路5，脈寬調(diào)制電路6，同步脈沖驅(qū)動(dòng)電路7和恒功率電路8，功率因數(shù)校正電路1輸出的電壓檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電壓檢測(cè)電路4輸入脈寬調(diào)制電路6，用于實(shí)現(xiàn)輸出母線電壓恒定，功率因數(shù)校正電路1輸出的限流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)限流電路5輸給脈寬調(diào)制電路6，用于限制功率因數(shù)校正電路中開(kāi)關(guān)管上的電流峰值，保護(hù)開(kāi)關(guān)管，脈寬調(diào)制電路輸出兩個(gè)脈寬一致的同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路7輸入功率因數(shù)校正電路，驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)校正電路的開(kāi)關(guān)管，功率因數(shù)校正電路1輸出的電流檢測(cè)信號(hào)輸入恒功率控制電路8，恒功率控制電路8的輸出端與連接燈的高頻逆變電路相連，恒功率控制電路輸出一定頻率的具有死區(qū)的恒功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制高頻逆變電路的開(kāi)關(guān)管。
圖2所示為一種高電壓輸入的功率因數(shù)校正電路，它包括兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管Q1、Q2、兩個(gè)二極管D1、D2、電感L和整流橋Br，第一高頻開(kāi)關(guān)管Q1的源極接整流橋Br的正輸出端，漏極與電感L的一端及第一二極管D1的陰極相連，第一二極管D1的陽(yáng)極與整流橋Br的負(fù)輸出端及檢流電阻Rs的一端相連，第二高頻開(kāi)關(guān)管Q2的源極與電感L的另一端及第二二極管D2的陽(yáng)極相連，漏極與檢流電阻Rs的另一端及輸出濾波電容Cs的負(fù)端相連，第二二極管D2的陰極接輸出濾波電容Cs的正端。在輸出濾波電容Cs的正端與第二二極管D2的接點(diǎn)A引出的信號(hào)作為電壓檢測(cè)信號(hào)，送給電壓檢測(cè)電路4，在檢流電阻Rs與第二高頻開(kāi)關(guān)管Q2漏極的連接點(diǎn)B引出的信號(hào)作為實(shí)現(xiàn)限流控制的檢測(cè)信號(hào)，送給限流電路5，同時(shí)作為恒功率控制的電流檢測(cè)信號(hào)，輸給恒功率控制電路8。
脈寬調(diào)制電路如圖3所示，它是由運(yùn)放A1，第一比較器P1、第二比較P2以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成。圖中A、B端與功率因數(shù)校正電路的A、B端對(duì)應(yīng)相連，A端的電壓檢測(cè)信號(hào)經(jīng)R3、R4分壓后，通過(guò)電阻R1輸入到運(yùn)放A1的負(fù)輸入端，與運(yùn)放A1正輸入端的基準(zhǔn)電壓Vref1比較，運(yùn)放A1的輸出接第一比較器P1的正端，第一比較器P1的負(fù)端接一鋸齒波信號(hào)，B端的限流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電阻R2和電容C2濾波后，輸入到第二比較器P2的負(fù)端，第二比較器P2的正端接電流限定值的基準(zhǔn)電壓Vref2，第二比較器P2的輸出端通過(guò)一個(gè)二極管D3接第一比較器P1的正端。一般來(lái)講，第一比較器P1、運(yùn)放A1以及鋸齒波發(fā)生器可以采用通用的PWM芯片如SG3525代替。
脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示，它是一個(gè)具有加速開(kāi)關(guān)管關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)電路，由一個(gè)具有雙副邊的驅(qū)動(dòng)變壓器T1、兩個(gè)三極管Q3、Q4、四個(gè)二極管D4、D5、D6、D7和四個(gè)穩(wěn)壓管Z1、Z2、Z3、Z4以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成。輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接隔直電容C3和變壓器T1的原邊，兩個(gè)副邊的一端分別接電阻R6、R9，其中一個(gè)副邊的另一端與電阻R7的一端及第四二極管D4的陰極相連，另一個(gè)副邊的另一端與電阻R10的一端及第六二極管D6的陰極相連，電阻R7和電阻R10的另一端分別接第一、第二三極管Q3、Q4的基極，第五、第七二極管D5、D7的陽(yáng)極分別接第一、第二三極管Q3、Q4的發(fā)射極，第四、第六二極管D4、D6的陰極分別接第一、第二三極管Q3、Q4的集電極，第一、第二穩(wěn)壓管Z1、Z2對(duì)頂串聯(lián)后與電阻R8并聯(lián)，第三、第四穩(wěn)壓管Z3、Z4對(duì)頂串聯(lián)后與電阻R11并聯(lián)，電阻R8的一端與電阻R6、第五二極管D5的陽(yáng)極共接點(diǎn)，該接點(diǎn)O1輸出同步脈沖信號(hào)，電阻R8的另一端與第一三極管Q3的發(fā)射極相連，電阻R11的一端與電阻R9、第七二極管D7的陽(yáng)極共接點(diǎn)，該接點(diǎn)O2輸出同步脈沖信號(hào)，電阻R11的另一端與第二三極管Q4的發(fā)射極相連。O1、O2端輸出的同步脈沖信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率因數(shù)校正電路中的兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管Q1和Q2，使得兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)關(guān)斷并同時(shí)開(kāi)通。
圖5為高電壓輸入的功率因數(shù)校正電路的工作時(shí)序圖，O1、O2分別為兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管Q1、Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該電路工作在電感電流斷續(xù)的狀態(tài)，兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管Q1、Q2同時(shí)開(kāi)通并同時(shí)關(guān)斷，電感電流線性上升并線性下降。
供給燈高頻電流的高頻逆變電路如圖6所示，它是一個(gè)半橋逆變結(jié)構(gòu)，或者也可以是一個(gè)全橋逆變結(jié)構(gòu)，上管M1的源極與功率因數(shù)校正電路的輸出濾波電容Cs的一端相連，上管M1漏極和下管M2源極的連接點(diǎn)與電流互感器CT、電容Cm、燈L、帶有點(diǎn)火副邊電感Lm的串聯(lián)回路的一端相連，下管M2的漏極與該串聯(lián)回路的另一端及檢流電阻Rd相連。
恒功率控制電路如圖7所示，它包括由兩個(gè)運(yùn)放A2、A3以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成的濾波放大電路和由PWM芯片和相應(yīng)的阻容元件以及兩個(gè)二極管D8、D9構(gòu)成的最低頻率箝定的頻率控制電路。從B點(diǎn)引入的電流檢測(cè)信號(hào)通過(guò)電阻R12和電容C4濾波后，經(jīng)運(yùn)放A2以及電阻R13、R14反相放大后，輸入運(yùn)放A3與一電流基準(zhǔn)源Vref3相比較，輸出信號(hào)作為頻率控制環(huán)的控制信號(hào)，通過(guò)一個(gè)二極管D8和電阻R17接入PWM芯片的頻率控制腳，在這里，電阻R18和二極管D9串聯(lián)接入PWM芯片的頻率控制腳作為啟動(dòng)時(shí)的最低頻率箝定，燈功率穩(wěn)定后，PWM芯片輸出一定頻率的具有死區(qū)的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制高頻逆變電路中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管M1、M2。
權(quán)利要求1.一種高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，包括功率因數(shù)校正電路(1)、燈(L)、接于功率因數(shù)校正電路輸出端的給燈供電的高頻逆變電路(2)，給燈提供高壓?jiǎn)?dòng)脈沖的點(diǎn)火電路(3)，其特征是還包括電壓檢測(cè)電路(4)、限流電路(5)、脈寬調(diào)制電路(6)、脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路(7)和恒功率控制電路(8)，功率因數(shù)校正電路(1)輸出的電壓檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電壓檢測(cè)電路(4)輸入脈寬調(diào)制電路(6)，功率因數(shù)校正電路(1)輸出的限流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)限流電路(5)輸入脈寬調(diào)制電路(6)，功率因數(shù)校正電路(1)輸出的電流檢測(cè)信號(hào)輸入恒功率控制電路(8)，脈寬調(diào)制電路(6)的輸出端與脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路(7)的輸入端相連，脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路(7)的輸出端連接功率因數(shù)校正電路(1)的輸入端，恒功率控制電路(8)的輸出端與高頻逆變電路(2)相連。
2.按權(quán)利要求1所述的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是功率因數(shù)校正電路(1)包括兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管(Q1)、(Q2)、兩個(gè)二極管(D1)、(D2)、電感(L)和整流橋(Br)，第一高頻開(kāi)關(guān)管(Q1)的源極接整流橋(Br)的正輸出端，漏極與電感(L)的一端及第一二極管(D1)的陰極相連，第一二極管(D1)的陽(yáng)極與整流橋(Br)的負(fù)輸出端及檢流電阻(Rs)的一端相連，第二高頻開(kāi)關(guān)管(Q2)的源極與電感(L)的另一端及第二二極管(D2)的陽(yáng)極相連，漏極與檢流電阻(Rs)的另一端及輸出濾波電容(Cs)的負(fù)端相連，第二二極管(D2)的陰極接輸出濾波電容(Cs)的正端。
3.按權(quán)利要求1所述的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是脈寬調(diào)制電路(6)由運(yùn)放(A1)、第一比較器(P1)、第二比較器(P2)以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成。
4.按權(quán)利要求1所述的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路(7)是由一個(gè)具有雙副邊的驅(qū)動(dòng)變壓器(T1)、兩個(gè)三極管(Q3、Q4)、四個(gè)二極管(D4、D5、D6、D7)和四個(gè)穩(wěn)壓管(Z1、Z2、Z3、Z4)以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1所述的高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器，其特征是恒功率控制電路(8)包括由兩個(gè)運(yùn)放(A2、A3)以及相應(yīng)的阻容元件構(gòu)成的濾波放大電路和由PWM芯片和相應(yīng)的阻容元件以及兩個(gè)二極管(D8、D9)構(gòu)成的最低頻率箝定的頻率控制電路。
專利摘要“高電壓輸入的恒功率高強(qiáng)度氣體放電燈電子鎮(zhèn)流器”包括功率因數(shù)校正電路、給燈供電的高頻逆變電路、點(diǎn)火電路、電壓檢測(cè)電路、限流電路、脈寬調(diào)制電路、脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路和恒功率控制電路。功率因數(shù)校正電路輸出的電壓檢測(cè)信號(hào)和限流檢測(cè)信號(hào)分別經(jīng)電壓檢測(cè)電路和限流電路輸入脈寬調(diào)制電路，產(chǎn)生出脈寬一定的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)脈沖同步驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制功率因數(shù)校正電路中的兩個(gè)高頻開(kāi)關(guān)管，達(dá)到輸出電壓恒定，功率因數(shù)校正電路輸出的電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)恒功率控制電路輸出一定頻率的具有死區(qū)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制高頻逆變電路的開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)恒定燈的功率。該電子鎮(zhèn)流器功率因數(shù)接近于1，燈功率恒定不變，能有效減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和線路損耗，輸出光效穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H05B41/282GK2634790SQ0325623
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者趙軍, 錢照明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)