專利名稱：利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用的電子鎮(zhèn)流器，屬電子設(shè)備領(lǐng)域，具體指一種利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
電子鎮(zhèn)流器是一種與氣體放電燈配套使用的新型節(jié)能電子產(chǎn)品。進(jìn)入八十年代后，電子鎮(zhèn)流器的迅速發(fā)展，引起國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的高度重視，并為指導(dǎo)該產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量，提出(IEC)電子鎮(zhèn)流器標(biāo)準(zhǔn)。隨著綠色照明產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的蓬勃興起，為電子鎮(zhèn)流器的推廣使用提供了良好的機(jī)遇。
九十年代初期，我國(guó)研制和生產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器的單位日益增多。由于開發(fā)電子鎮(zhèn)流器的技術(shù)起點(diǎn)較低，故與發(fā)達(dá)國(guó)家比較，國(guó)產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器存在較大差距。目前該產(chǎn)品在我國(guó)并未完全解決在技術(shù)性能和可靠性等方面存在的問題。尤其是對(duì)高強(qiáng)度大功率放電電子鎮(zhèn)流器來說，仍未進(jìn)入實(shí)用階段。大部分電子鎮(zhèn)流器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，系統(tǒng)功率因數(shù)停留在較低的水平上。少數(shù)大廠采用無源功率因數(shù)校正電路PPFC(Passive Power Factor Correction)，其線路功率因數(shù)雖然可以達(dá)到GB15143和GB/T15144的H級(jí)要求。但要兼顧電子鎮(zhèn)流器的綜合參數(shù)指標(biāo)，如電源電流諧波含量、線路功率因數(shù)和燈電流波峰比等，由于降低電流諧波含量與提高功率因數(shù)雖然是一致的，在技術(shù)措施的實(shí)施上有較好的統(tǒng)一性，但抑制電流諧波含量與降低燈電流波峰比往往是互相矛盾的，因而這兩個(gè)參數(shù)之間的矛盾往往需要采用有源功率因數(shù)校正電路APFC(Arrive Power Factor Correction)技術(shù)來解決，而這必須付出成本上的代價(jià)。但是燈電流的波峰系數(shù)往往不能滿足要求。隨著綠色照明工程的實(shí)施，微電子技術(shù)的飛速的發(fā)展使由分立元器件設(shè)計(jì)的APFC電路集成化成為可能。在20世紀(jì)80年代中期，西門子公司率先推出了電子鎮(zhèn)流器和開關(guān)電源用APFC控制器集成電路，該專用集成電路只需外加少量元件，就可以組成APFC預(yù)調(diào)整器。世界上著名的半導(dǎo)體廠商，瞄準(zhǔn)了APFC控制器集成電路具大有顯在市場(chǎng)和潛在市場(chǎng)，自80年代末以來，都爭(zhēng)先恐后的開發(fā)生產(chǎn)這類集成電路。從1985年的國(guó)際市場(chǎng)上的價(jià)格達(dá)50美元，降到了目前國(guó)際市場(chǎng)的20美元左右。由于受到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)承受能力的限制，采用APFC技術(shù)的電子鎮(zhèn)流器并不多見。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是瞄準(zhǔn)了這個(gè)領(lǐng)域巨大的國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)，巧妙的利用廉價(jià)的時(shí)基集成電路555或556組合成性能可靠、技術(shù)指標(biāo)一流的APFC控制器，并運(yùn)用在電子鎮(zhèn)流器中，使電子鎮(zhèn)流器的綜合技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到和超過GB15143-94《管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器一般要求和安全要求》及GB/T15144-94《管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器性能要求》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有效地克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的目的是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的一種利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，主要包含有濾波器、全波整流器、逆變器、輸出網(wǎng)絡(luò)等常規(guī)電路，其特征在于在全波整流器和逆變器之間設(shè)置有升壓電路，該升壓電路通過由時(shí)基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的控制電路進(jìn)行控制；上述時(shí)基集成電路采用產(chǎn)品型號(hào)后三位號(hào)碼為555或556的集成電路，其輸出端的輸出脈沖寬度由輸出脈沖寬度調(diào)整電路進(jìn)行調(diào)整；上述輸出脈沖寬度調(diào)整電路是由兩組二極管和電阻以及電容組成的占空比可調(diào)的無穩(wěn)態(tài)振蕩電路；在上述輸出脈沖寬度調(diào)整電路中、其中一組二極管和電阻是由電阻值自動(dòng)調(diào)整電路組成，該電阻值自動(dòng)調(diào)整電路由取樣電阻、取樣晶體管、基準(zhǔn)二極管以及光耦合器組成；上述升壓電路由升壓電感、升壓二極管、濾波電容、脈沖變壓器以及升壓開關(guān)晶體管組成，其中升壓電感、升壓二極管串聯(lián)在全波整流器和逆變器之間，濾波電容和升壓開關(guān)晶體管并聯(lián)在升壓二極管兩端，升壓開關(guān)晶體管通過脈沖變壓器與時(shí)基集成電路的輸出端相聯(lián)；
一種利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征還在于其時(shí)基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的控制電路的工作電源，是通過在電子鎮(zhèn)流器輸出電感上增加一個(gè)附線圈繞組而取得。


圖1是本發(fā)明的高性能電子鎮(zhèn)流器電路方框示意圖；圖2是本發(fā)明的高性能電子鎮(zhèn)流器電路示意圖；(摘要附圖)圖3是本發(fā)明的控制電路示意圖；圖4是本發(fā)明的電阻值自動(dòng)調(diào)整電路示意圖；圖5是本發(fā)明的升壓電路示意圖；圖6是本發(fā)明的控制電路的工作電壓獲取電路示意圖。
具體實(shí)施例說明上述附圖中所給出的電路圖為本發(fā)明的一種實(shí)施例。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的工作原理及結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述如下本發(fā)明主要是在常規(guī)電子鎮(zhèn)流器電路的全波整流器和逆變器之間，設(shè)置有由時(shí)基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的控制電路控制的升壓電路。用時(shí)基集成電路555或556組成控制電路的核心部分，巧妙的利用了該集成電路的特征，經(jīng)過科學(xué)的組合，來實(shí)現(xiàn)時(shí)基集成電路555或556輸出高電平和低電平的脈沖時(shí)間寬度的改變。該控制電路由時(shí)基集成電路、輸出脈沖寬度調(diào)整電路、工作電壓獲取電路組成。
其中，輸出脈沖寬度調(diào)整電路可分為用于固定電壓的調(diào)整電路和適用于不同電壓的調(diào)整電路。用于固定電壓的調(diào)整電路(如圖3所示)，其中二級(jí)管D10、電阻R11和二級(jí)管D11、電阻R13分別串聯(lián)后并聯(lián)在時(shí)基集成電路的腳2、腳6和腳7之間，并與電容C10和電阻R12串聯(lián)在電子鎮(zhèn)流器工作回路上。其工作原理為接通電源后，電源經(jīng)R12、D11和R13的通道對(duì)電容C10進(jìn)行充電，時(shí)基集成電路IC的腳2和腳6呈低電位，時(shí)基集成電路復(fù)位，時(shí)基集成電路IC腳3輸出高電位，通過驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器把調(diào)制好的脈沖，送到升壓的功率開關(guān)晶體管導(dǎo)通；當(dāng)電容C10兩端電壓上升到2/3時(shí)基集成電路IC電源電壓時(shí)(這里的電源電壓是指電容C兩端得到的供時(shí)基集成電路IC的直流電壓，下同)，時(shí)基集成電路IC復(fù)位，時(shí)基集成電路IC腳3輸出低電位，通過驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器把調(diào)制好的脈沖，送到升壓的功率開關(guān)晶體管截止。這時(shí)時(shí)基集成電路IC內(nèi)部放電管導(dǎo)通，即IC腳7與腳1之間為一低組通路，此時(shí)，電容C10儲(chǔ)存的電荷通過R11、D10向集成電路IC腳2放電，使電容C兩端的電壓下降，當(dāng)電壓下降至1/3集成電路IC電壓時(shí)，時(shí)基集成電路IC又被復(fù)位，集成電路IC腳3輸出高電位，通過驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器把調(diào)制好的脈沖，送到升壓的功率開關(guān)晶體管導(dǎo)通。所以，改變R11或R13電阻的阻值，即改變了對(duì)電容C10充電和放電的時(shí)間比，但不改變電路的振蕩周期。顯然，我們改變R11電阻值時(shí)，電容C10充電時(shí)間常數(shù)加大，電容C10放電時(shí)間常數(shù)減小，即集成電路IC的占空比加大，但振蕩周期保持不變。適用于不同電壓的調(diào)整電路(如圖4所示)就是利用上述原理而設(shè)計(jì)。該電路由取樣電阻R9、R10、取樣晶體管Q4、基準(zhǔn)二極管D9以及光耦合器U組成，其中基準(zhǔn)二極管D9聯(lián)接在取樣晶體管Q4的發(fā)射極，取樣晶體管Q4的集電極與光耦合器U的發(fā)光管相聯(lián)，光耦合器U的接收端聯(lián)接在時(shí)基集成電路的腳2、腳6和腳7之間，分設(shè)于取樣晶體管Q4基極兩端的取樣電阻R9、R10串聯(lián)后聯(lián)接在電子鎮(zhèn)流器的工作回路上。在工作時(shí)，取樣電阻R9、R10根據(jù)電子鎮(zhèn)流器電路中電壓的變換，為取樣晶體管Q4提供不同的電流，而取樣晶體管Q4經(jīng)與基準(zhǔn)二極管D9比較后向光耦合器U提供變化的電流，光耦合器U隨電流的改變而改變自身接收端的內(nèi)阻，相應(yīng)改變集成電路IC輸出脈沖寬度(在光耦合器中，電流增大，則發(fā)光管亮度增大，其接收端內(nèi)阻減小，集成電路IC輸出脈沖寬度相應(yīng)變窄，反之則相應(yīng)變寬)，并通過升壓電路保持電子鎮(zhèn)流器的輸出電流的恒定，從而使該電子鎮(zhèn)流器適用于不同電壓的電路上。由于通過控制電路使集成電路IC的輸出電流占空比大于90％以上，通過APFC的升壓電路可以使交流電壓從90伏到250伏，提供一個(gè)穩(wěn)定的電子鎮(zhèn)流器直流工作電壓。因此，利用本發(fā)明的電子鎮(zhèn)流器，可適用于世界各地不同電壓、頻率的電源。
升壓電路(如圖5所示)由升壓電感L1、升壓二極管D5、濾波電容C5以及升壓開關(guān)晶體管Q1組成，其工作原理是基于升壓電感L1電流與電壓之間的物理關(guān)系在功率開關(guān)晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，升壓二極管D5則截止，濾波電容C5通過鎮(zhèn)流器電路放電；當(dāng)功率開關(guān)晶體管Q1由導(dǎo)通躍變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)，升壓電感L1的突變電勢(shì)使升壓二極管D5正向偏置而導(dǎo)通，L1中的儲(chǔ)能經(jīng)升壓二極管D5釋放，對(duì)濾波電容C5充電。由于升壓開關(guān)晶體管Q1和升壓二極管D5交替導(dǎo)通，使整流二極管輸出電流經(jīng)升壓電感L1連續(xù)流動(dòng)，使整流二極管在交流電壓的半個(gè)周期內(nèi)，導(dǎo)通角趨于180度，其線路功率因數(shù)接近1。
由于R11，R13和D10，D11及電容C10在時(shí)基電路中可改變時(shí)基電路的充放電時(shí)間，從而改變了輸出端腳3的的矩形脈沖高電平和低電平的時(shí)間寬度，也就改變了功率開關(guān)晶體管Q1的輸出電壓大小，也就是可以改變電子鎮(zhèn)流器的功率大小，因此可以做到精密的控制電子鎮(zhèn)流器的功率輸出，這點(diǎn)是一般電子鎮(zhèn)流器無法做到的。
由于是采用時(shí)基集成電路作為核心部分，它的工作電壓在5伏到18伏之間能正常工作，比一般的集成電路適用的電壓更加廣泛，對(duì)交流電波動(dòng)影響很小。提供集成電路的工作電壓采用特別的方法取得其工作電壓(如圖6所示)，它的工作電壓是巧妙利用電子鎮(zhèn)流器輸出電感T3，做一個(gè)附線圈繞組提給集成電路工作電壓，由于是從電子鎮(zhèn)流器輸出電感取得電源，要比普通使用電阻降壓取得集成電路供電電源，要可靠和安全，并且可在電子鎮(zhèn)流器出現(xiàn)異常情況時(shí)，電子鎮(zhèn)流器不工作時(shí)電感T3無電壓輸出，所以自動(dòng)停止供給時(shí)基集成電路的電源，從而保護(hù)了起核心控制的時(shí)基集成電路不受損壞。
由于現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器存在著燈電流波峰系數(shù)高于國(guó)標(biāo)1.7，光效低，可靠性差的不足，本發(fā)明通過巧妙的應(yīng)用時(shí)基集成電路作為電子鎮(zhèn)流器的有源功率因數(shù)校正的核心控制技術(shù)，從而有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。采用本發(fā)明方的高性能電子鎮(zhèn)流器，由于時(shí)基集成電路組成的高頻工作的升壓電源來供電子鎮(zhèn)流器供電，用較小的濾波電容就能達(dá)到很好的濾波效果，使燈電流波峰系數(shù)低于國(guó)標(biāo)的1.7以下，燈的光效提高和使用壽命超過5000小時(shí)，具有成本低，電路簡(jiǎn)單，和高性能的特點(diǎn)。
國(guó)產(chǎn)電子鎮(zhèn)流器APFC技術(shù)巧妙應(yīng)用地提高，使電子鎮(zhèn)流器向集成化、模塊化、多功能、高可靠、長(zhǎng)壽命和大功率方向發(fā)展，并會(huì)在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。
權(quán)利要求
1.一種利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，主要包含有濾波器、全波整流器、逆變器、輸出網(wǎng)絡(luò)等常規(guī)電路，其特征在于在全波整流器和逆變器之間設(shè)置有升壓電路，該升壓電路通過由時(shí)基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的控制電路進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征在于上述時(shí)基集成電路采用產(chǎn)品型號(hào)后三位號(hào)碼為555或556的時(shí)基集成電路，其輸出端的輸出脈沖寬度由輸出脈沖寬度調(diào)整電路進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征在于上述輸出脈沖寬度調(diào)整電路是由兩組二極管和電阻以及電容C組成的占空比可調(diào)的無穩(wěn)態(tài)振蕩電路，其中二級(jí)管D10、電阻R11和二級(jí)管D11、電阻R13分別串聯(lián)后并聯(lián)在時(shí)基集成電路的腳2、腳6和腳7之間，并與電容C10和電阻R12串聯(lián)在電子鎮(zhèn)流器工作回路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征在于在上述輸出脈沖寬度調(diào)整電路中、其中充電二極管D11和電阻R13是由電阻值自動(dòng)調(diào)整電路組成，該電路由取樣電阻、取樣晶體管、基準(zhǔn)二極管以及光耦合器組成，其中基準(zhǔn)二極管D9聯(lián)接在取樣晶體管Q4的發(fā)射極，取樣晶體管Q4的集電極與光耦合器U的發(fā)光管相聯(lián)，光耦合器的接收端聯(lián)接在時(shí)基集成電路的腳2、腳6和腳7之間，分設(shè)于取樣晶體管Q4基極兩端的取樣電阻R9、R10串聯(lián)后聯(lián)接在電子鎮(zhèn)流器的工作回路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征在于上述升壓電路由升壓電感、升壓二極管、濾波電容、脈沖變壓器以及升壓開關(guān)晶體管組成，其中升壓電感L1、升壓二極管D5串聯(lián)在全波整流器和逆變器之間，濾波電容C5和升壓開關(guān)晶體管Q1并聯(lián)在升壓二極管D5兩端，升壓開關(guān)晶體管Q1通過脈沖變壓器T3與時(shí)基集成電路的輸出端相聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，其特征在于其基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的工作電源，是通過在電子鎮(zhèn)流器輸出電感L2上增加一個(gè)附線圈繞組而取得。
全文摘要
一種利用時(shí)基集成電路控制的高性能電子鎮(zhèn)流器，主要是在全波整流器和逆變器之間，設(shè)置有由時(shí)基集成電路和相應(yīng)輸出脈沖寬度調(diào)整電路組成的控制電路控制的升壓電路，用時(shí)基集成電路(555或556)組成控制電路的核心部分，本發(fā)明由于采用時(shí)基集成電路組成有源功率因數(shù)校正電路來給電子鎮(zhèn)流器供電，使燈電流波峰系數(shù)低于國(guó)標(biāo)的1.7以下，燈的光效提高和使用壽命超過5000小時(shí)，和同類型產(chǎn)品比較還具有成本低廉，電路簡(jiǎn)單和高性能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B41/295GK1878441SQ20051003493
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者張建華 申請(qǐng)人:吳昌儀, 張建華