專利名稱：無(wú)變壓器的自振式電子鎮(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，特別是涉及一種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流
器，其反饋路徑僅使用電感電容等兩端組件配合燈管阻抗以提供反饋機(jī)制。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)磁性繞線式鎮(zhèn)流器的運(yùn)作具有許多公知缺點(diǎn)，譬如低能量效率與高閃爍現(xiàn) 象。所以就發(fā)展出電子鎮(zhèn)流器(electronic ballast)以克服上述缺點(diǎn)，但現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器 通常使用兩開關(guān)將直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻交流信號(hào)以起動(dòng)與持續(xù)點(diǎn)亮放電燈管，而此兩開關(guān) 則需要使用積體電路加以驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致復(fù)雜的裝置結(jié)構(gòu)與高電路成本。其他起動(dòng)放電燈管的 運(yùn)作機(jī)制包含使用具輝光放電管起動(dòng)器(glow bottle starter)的電阻式電子鎮(zhèn)流器，但 仍無(wú)法顯著降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度與電路成本。所以，如何在不犧牲運(yùn)作效能的前提下，提供具最 少組件的電子鎮(zhèn)流器以降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜度與電路成本，已成為重要課題。

實(shí)用新型內(nèi)容因此本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流器，以解決 上述問題。 依據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，其提供一種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流器，用來(lái)起動(dòng) 與持續(xù)點(diǎn)亮燈管。此種自振式電子鎮(zhèn)流器包含有整流器電路、第一電感、第二電感、第一電 容、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電容、第三電阻、功率開關(guān)、以及第三電感。整流器 電路包含一對(duì)輸入端以接收交流輸入電壓與一對(duì)輸出端以輸出直流電壓，其中整流器電路 的第一輸出端用來(lái)耦合燈管的第二節(jié)點(diǎn)。第一電感包含第一端與第二端，其中第一端用來(lái) 耦合燈管的第三節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第一節(jié)點(diǎn)。第二電感包含第一端與第二端，其 中第一端耦合于第五節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第四節(jié)點(diǎn)。第一電容包含第一端與第二 端，其中第一端耦合于第五節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合第二節(jié)點(diǎn)。第二電容包含第一端與第二 端，其中第一端耦合于第六節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第四節(jié)點(diǎn)。第一電阻包含第一端與 第二端，其中第一端耦合于第六節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第四節(jié)點(diǎn)。第二電阻耦合于整 流器電路的第二輸出端。第三電容與第三電阻串接于第六節(jié)點(diǎn)與整流器電路的第二輸出端 間。功率開關(guān)包含輸出端、接地端與控制端，其中輸出端耦合于第五節(jié)點(diǎn)，接地端耦合于第 二電阻。第三電感耦合于第六節(jié)點(diǎn)與功率開關(guān)的控制端間。 依據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，另提供一種具簡(jiǎn)化架構(gòu)的自振式電子鎮(zhèn)流器，用來(lái)起 動(dòng)與持續(xù)點(diǎn)亮燈管。此種自振式電子鎮(zhèn)流器包含有整流器電路、第一電感、第一共振電路、 第一電容、第一電阻、第二電阻、功率開關(guān)、分壓器、以及第二電感。整流器電路用以接收交 流輸入電壓，整流器電路的一輸出端用來(lái)耦合燈管的第二節(jié)點(diǎn)。第一電感包含第一端與第 二端，其中第一端耦合于第五節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第一節(jié)點(diǎn)。第一共振電路耦合于 第五節(jié)點(diǎn)與第六節(jié)點(diǎn)，用來(lái)起動(dòng)燈管。第一電容包含第一端與第二端，其中第一端耦合于第 五節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第二節(jié)點(diǎn)。第一電阻包含第一端與第二端，其中第一端耦合
5于第六節(jié)點(diǎn)，第二端用來(lái)耦合燈管的第三節(jié)點(diǎn)。第二電阻耦合于整流器電路的第二輸出端。 功率開關(guān)包含輸出端、接地端與控制端，其中輸出端耦合于第五節(jié)點(diǎn)，接地端耦合于第二電 阻。分壓器用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)。第二電感耦合于第六節(jié)點(diǎn)與功率開關(guān)的控制端間。

[0006]圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。圖2為圖1所示的電子鎮(zhèn)流器的工作相關(guān)信號(hào)波形圖，其中橫軸為時(shí)間軸。圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。圖5為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下100、300、500、700光源系統(tǒng)101交流輸入電源110、310、510、710電子鎮(zhèn)流器111、112、113、114極管115整流器電路117輸入電容120、720第一電感125第二電感130第一電容131第五節(jié)點(diǎn)132、732熱敏電阻140、740第二電容145、745第一電阻146第六節(jié)點(diǎn)150第三電容155、355功率開關(guān)160第四電容165第二電阻170第三電感173第三電阻175第一二極管180第四電阻181第一節(jié)點(diǎn)182第二節(jié)點(diǎn)183第三節(jié)點(diǎn)184第四節(jié)點(diǎn)185第二二極管190燈管[0040] 191第一燈絲 193第二燈絲 385寄生二極管 565第三二極管 566第四二極管 567被動(dòng)限制器
具體實(shí)施方式請(qǐng)參考圖1，圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。如圖1 所示，光源系統(tǒng)100包含交流輸入電源101 、燈管190、以及電子鎮(zhèn)流器110。交流輸入電源 101是用來(lái)產(chǎn)生交流輸入電壓。燈管190以是具有第一燈絲191與第二燈193的放電燈管 (discharge lamp)。在一實(shí)施例中，燈管190為熱陰極熒光燈管(hot-cathode fluorescent lamp;HCFL)。在另一實(shí)施例中，燈管190為冷陰極熒光燈管(cold-cathode fluorescent lamp ;CCFU或夕卜電極熒光燈管(external electrode fluorescent lamp ;EEFU 。第一燈 191耦合于第一節(jié)點(diǎn)181與第二節(jié)點(diǎn)182間，而第二燈193耦合于第三節(jié)點(diǎn)183與第四節(jié)點(diǎn) 184間。電子鎮(zhèn)流器IIO耦合于交流輸入電源101與燈管190，用來(lái)執(zhí)行電能轉(zhuǎn)換運(yùn)作以供 電燈管190。 電子鎮(zhèn)流器110包含整流器電路115、輸入電容117、第一電感120、第二電感125、 第三電感170、第一電容130、第二電容140、第三電容150、第一電阻145、第二電阻165、 第三電阻173、第四電阻180、第一二極管175、第二二極管185、具正溫度系數(shù)(positive temperature coefficient ;PTC)的熱敏電阻132、以及功率開關(guān)155。在優(yōu)選實(shí)施例中，功 率開關(guān)155包含雙極型晶體管(bipolar junction transistor ;BJT)。在另一實(shí)施例中， 若功率開關(guān)155包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管(field effect transistor ;FET)，則可省略第一二極 管175與第四電阻180，但如后續(xù)說(shuō)明會(huì)另設(shè)置額外電容于此場(chǎng)效應(yīng)晶體管的控制端與源 極端間。 整流器電路115是用來(lái)將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。整流器電路115包含 一對(duì)輸入端，用來(lái)接收交流輸入電壓。整流器電路115另包含一對(duì)輸出端，用來(lái)輸出直流 電壓，此對(duì)輸出端的第一輸出端耦合于第二節(jié)點(diǎn)182。如圖1所示，整流器電路115可以 是包含四個(gè)二極管111 114的全波橋式整流器電路。光源系統(tǒng)100另可包含電磁干擾 (electromagnetic interference)濾波器(未顯示)，耦合于整流器電路115的輸入端或 輸出端。輸入電容117耦合于整流器電路115的輸出端，用來(lái)儲(chǔ)存整流器電路115所輸出 的直流電壓并執(zhí)行濾波運(yùn)作。 第一電感120包含第一端與第二端，其中第一端耦合于第五節(jié)點(diǎn)131，第二端耦合 于第一節(jié)點(diǎn)181。第一電感120的電路功能主要是據(jù)以提供交流電流源。第二電感125耦 合于第五節(jié)點(diǎn)131與第四節(jié)點(diǎn)184。第一電容130包含第一端與第二端，其中第一端耦合 于第五節(jié)點(diǎn)131，第二端耦合于整流器電路115的第一輸出端。第二電容140包含第一端 與第二端，其中第一端耦合于第六節(jié)點(diǎn)146，第二端耦合于第三節(jié)點(diǎn)183。第一電阻145包 含第一端與第二端，其中第一端耦合于第六節(jié)點(diǎn)146，第二端耦合于第三節(jié)點(diǎn)183。第三電 容150與第三電阻173串接于第六節(jié)點(diǎn)146與整流器電路115的第二輸出端間。功率開關(guān)
7155包含輸出端、接地端與控制端，其中輸出端耦合于第五節(jié)點(diǎn)131，接地端耦合于第二電 阻165，控制端耦合于第三電感170。功率開關(guān)155的電路組態(tài)是屬于E類放大器(class E amplifier)，用來(lái)提供具高交流電壓的弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)以點(diǎn)亮燈管190。第二電阻165耦合 于功率開關(guān)155的接地端與整流器電路115的第二輸出端。第三電感170耦合于第六節(jié)點(diǎn) 146與功率開關(guān)155的控制端間。 電子鎮(zhèn)流器110在起動(dòng)階段的工作頻率主要是由第二電感125與第二電容140所 決定。第三電容150與第二電容140組合為分壓器，用來(lái)對(duì)反饋至第三節(jié)點(diǎn)183的信號(hào)執(zhí) 行分壓運(yùn)作以提供適合驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)155所需的信號(hào)，而藉由與第三電容150串接的第三 電阻173的阻尼作用，可據(jù)以降低此分壓器電路運(yùn)作的品質(zhì)因數(shù)(quality factor)。電子 鎮(zhèn)流器110的工作頻率只有在持續(xù)點(diǎn)亮階段才顯著受第三電感170與第三電容150的影 響，第三電感170與第三電容150并用來(lái)匹配燈管190的阻抗以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)155直到可 提供燈管190運(yùn)作所需功率。第一二極管175與第四電阻180是串接于功率開關(guān)155的控 制端與整流器電路115的第二輸出端間。第一二極管175是用來(lái)執(zhí)行從整流器電路115的 第二輸出端至功率開關(guān)155的控制端的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作。第二二極管185耦合于第五節(jié) 點(diǎn)131與整流器電路115的第二輸出端，用來(lái)執(zhí)行從整流器電路115的第二輸出端至第五 節(jié)點(diǎn)131的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作。熱敏電阻132是用來(lái)于起動(dòng)階段中，限制供應(yīng)至功率開關(guān) 155的驅(qū)動(dòng)功率。圖1所示光源系統(tǒng)100的電路運(yùn)作功能詳述如下。 第二電感125與第二電容140組合為用以起動(dòng)燈管190的共振電路，當(dāng)此共振電 路于起動(dòng)階段點(diǎn)亮燈管190時(shí)，流經(jīng)第二電感125與第二電容140的電流另用以加熱燈管 190的第二燈絲193，據(jù)以執(zhí)行快速起動(dòng)運(yùn)作。此外，在起動(dòng)階段流經(jīng)第一電感120的電流 則可用以加熱燈管190的第一燈絲191，同理亦可據(jù)以執(zhí)行快速起動(dòng)運(yùn)作。另一方面而言， 第二電感125、第三電感170、第二電容140與第三電容150配合燈管190的阻抗，可用來(lái)組 合為多個(gè)移相器以提供自振式電子鎮(zhèn)流器所需的正反饋機(jī)制。 當(dāng)功率開關(guān)155由導(dǎo)通狀態(tài)切換為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，流經(jīng)功率開關(guān)155的電流ix轉(zhuǎn)為 流向第一電容130。亦即，電流ix于功率開關(guān)155切換為截止?fàn)顟B(tài)時(shí)是為連續(xù)的，不會(huì)造 成瞬間電流變化狀況。第二二極管185是用來(lái)當(dāng)功率開關(guān)155操作于反向?qū)Ｊ綍r(shí)，藉 由旁路電流id2以保護(hù)功率開關(guān)155，其中反向?qū)Ｊ绞菍?duì)應(yīng)于功率開關(guān)155的輸出端為 順向偏壓，而接地端為逆向偏壓的運(yùn)作模式。第二電容140與第三電容150是用來(lái)對(duì)燈管 190的負(fù)載電壓執(zhí)行分壓運(yùn)作，使第三電容150的跨壓降為適于驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)155的電壓。 第三電阻173的阻尼作用可降低由第二電容140與第三電容150所組成電容式分壓器的電 路運(yùn)作品質(zhì)因數(shù)，用來(lái)使起動(dòng)階段與持續(xù)點(diǎn)亮階段因燈管阻抗變化導(dǎo)致的相位差實(shí)質(zhì)上相 等。此外，第一二極管175可以是通用二極管，藉由其約為2微秒(micro second)的長(zhǎng)電荷 儲(chǔ)存時(shí)間(charge-storage time)，可據(jù)以在功率開關(guān)155的控制端進(jìn)行零電壓切換(zero voltage switching ;ZVS)運(yùn)作。由于第一二極管175與第四電阻180可組合為切換瞬間 電壓抑制器(switching-transient voltage suppressor)耦合于功率開關(guān)155的控制端， 所以第四電阻180另可用來(lái)設(shè)定適當(dāng)?shù)呢?fù)偏壓于功率開關(guān)155的控制端以調(diào)節(jié)對(duì)供應(yīng)至功 率開關(guān)155的驅(qū)動(dòng)功率。由上述可知，電子鎮(zhèn)流器110可避免發(fā)生對(duì)燈管190的過(guò)載驅(qū)動(dòng) 運(yùn)作(尤其在起動(dòng)階段)，所以可顯著延長(zhǎng)燈管190的使用壽命。再者，電子鎮(zhèn)流器110可 于起動(dòng)階段迅速加熱燈管190的燈絲191， 193以執(zhí)行快速起動(dòng)運(yùn)作，因此可進(jìn)一步延長(zhǎng)燈管190的使用壽命。另一方面而言，由于電子鎮(zhèn)流器110可避免運(yùn)作于過(guò)載驅(qū)動(dòng)，所以也可 防止功率開關(guān)155承受過(guò)大的電壓應(yīng)力，亦即可保護(hù)功率開關(guān)155以延長(zhǎng)其使用壽命。 當(dāng)電子鎮(zhèn)流器110在起動(dòng)階段中剛開始被交流輸入電源101驅(qū)動(dòng)時(shí)，整流器電路 115所輸出的直流電壓是用來(lái)經(jīng)由第一電阻145與第二電阻165以提供起動(dòng)功率開關(guān)155 所需的直流偏壓，其中第一電阻145即據(jù)以偏壓功率開關(guān)155的控制端。請(qǐng)注意，流經(jīng)第一 電感120的電流除了用來(lái)偏壓外，也可如前所述用來(lái)加熱第一燈絲191。當(dāng)功率開關(guān)155 于起動(dòng)階段被適當(dāng)偏壓后，電子鎮(zhèn)流器110即可執(zhí)行振蕩運(yùn)作以產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，此交 流驅(qū)動(dòng)信號(hào)不但可加熱燈絲191，193，也可依據(jù)電路的高品質(zhì)因數(shù)運(yùn)作，而于燈管190的 兩端提供高電壓降以點(diǎn)亮燈管190。由于現(xiàn)有技術(shù)所使用的半橋式變流器(half-bridge inverter)，需要設(shè)置觸發(fā)與除能電路以于起動(dòng)階段適當(dāng)?shù)乜刂乒β书_關(guān)運(yùn)作，而電子鎮(zhèn)流 器110則不需設(shè)置觸發(fā)與除能電路以控制功率開關(guān)155運(yùn)作，所以本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器 110的成本可因簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)而顯著降低。 當(dāng)電子鎮(zhèn)流器110在起動(dòng)階段振蕩時(shí)，由于此時(shí)燈管190內(nèi)部仍為高阻抗?fàn)顟B(tài)，所 以從第五節(jié)點(diǎn)131到第二電感125與第二電容140的連接處(即第二燈絲193)，可依據(jù)第 二電感125與第二電容140的電路運(yùn)作而形成相反轉(zhuǎn)機(jī)制。基于高能量效率的需求，如前 所述，第三電容150與第二電容140可用來(lái)組合為電容式分壓器，據(jù)以分壓第三節(jié)點(diǎn)183的 電壓以提供驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)155所需的低電壓。然而在此電容式分壓器的運(yùn)作中，在第六節(jié) 點(diǎn)146的振蕩信號(hào)的相位會(huì)因第三電容150與第二電容140而略為超前。第三電感170與 第三電容150可組合為共振電路，其共振頻率低于電子鎮(zhèn)流器110的工作頻率，用以在起動(dòng) 階段中延遲振蕩信號(hào)的相位，進(jìn)而補(bǔ)償因電容式分壓器的運(yùn)作所導(dǎo)致的相位超前。此外，如 前所述，第一二極管175可利用其為通用二極管的長(zhǎng)電荷儲(chǔ)存時(shí)間(譬如約2微秒)，以執(zhí) 行零電壓切換運(yùn)作于功率開關(guān)155的控制端。第二電阻165另可用來(lái)穩(wěn)定功率開關(guān)155的 輸入電阻，所以縱然操作溫度變化或使用不同組件制造工藝，對(duì)應(yīng)于功率開關(guān)155的控制 端的輸入電阻為近乎固定，或僅有微小的電阻變化率。 當(dāng)電子鎮(zhèn)流器110于持續(xù)點(diǎn)亮階段中振蕩時(shí)，由于此時(shí)燈管190內(nèi)部已為低阻抗 狀態(tài)，第二電感125與第二電容140的電路運(yùn)作只會(huì)導(dǎo)致振蕩信號(hào)的些許相位滯后，亦即 并沒有形成相反轉(zhuǎn)機(jī)制，而在第五節(jié)點(diǎn)131至第六節(jié)點(diǎn)146的反饋路徑中，如前所述，仍會(huì) 因第二電容140與第三電容150的電路運(yùn)作而使振蕩信號(hào)的相位略為超前。由于第三電感 170、第三電容150與第二電容140可組合為共振電路，且其共振頻率低于電子鎮(zhèn)流器110 的工作頻率，所以在燈管190內(nèi)部為低阻抗?fàn)顟B(tài)下，第三電感170、第三電容150與第二電 容140可用以在功率開關(guān)155的控制端補(bǔ)償振蕩信號(hào)的相位滯后不足。同理，在持續(xù)點(diǎn)亮 階段中，第一二極管175仍可利用其為通用二極管的長(zhǎng)電荷儲(chǔ)存時(shí)間(譬如約2微秒)，以 執(zhí)行零電壓切換運(yùn)作于功率開關(guān)155的控制端。 藉由利用燈管190的負(fù)電阻特性，饋入至燈管190的電功率變動(dòng)可被抑制，亦即電 子鎮(zhèn)流器110可進(jìn)一步提供燈管功率調(diào)節(jié)功能。舉例而言，當(dāng)燈管190因過(guò)高的驅(qū)動(dòng)電流 而導(dǎo)致過(guò)載功率時(shí)，燈管190的阻抗會(huì)降低(即低于正常負(fù)載功率時(shí)的燈管阻抗)，所以饋 入至燈管190兩端的交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓就會(huì)減小，因而降低饋入至功率開關(guān)155的控制 端的振蕩信號(hào)電壓，進(jìn)而降低供應(yīng)至燈管190的驅(qū)動(dòng)功率。由于現(xiàn)有電子鎮(zhèn)流器主要是利 用與燈管串接的飽和磁性線圈以提供負(fù)載電流調(diào)節(jié)機(jī)制，或利用低阻抗組件以限制功率開關(guān)的控制端電壓，而電子鎮(zhèn)流器110的燈管供電機(jī)制因具有燈管功率調(diào)節(jié)功能，即能藉由 抑制交流輸入電源101輸入變動(dòng)導(dǎo)致的燈管功率變動(dòng)以提供更穩(wěn)定的燈管供電，所以不需 設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)所需的電壓或電流調(diào)節(jié)機(jī)制。然而在起動(dòng)階段中，電子鎮(zhèn)流器110的燈管功 率調(diào)節(jié)功能并沒有作用以保護(hù)燈管190，所以就在第二節(jié)點(diǎn)182與第四節(jié)點(diǎn)184間特別設(shè) 置具正溫度系數(shù)的熱敏電阻132，用來(lái)限制對(duì)功率開關(guān)155的驅(qū)動(dòng)以延長(zhǎng)使用壽命。另，因 對(duì)應(yīng)于第一燈絲191與第二燈絲193的直流連續(xù)偵測(cè)均藉由對(duì)應(yīng)饋入點(diǎn)與對(duì)應(yīng)感測(cè)點(diǎn)而運(yùn) 作，所以熱敏電阻132的設(shè)置可避免對(duì)應(yīng)于第一燈絲191與第二燈絲193的直流連續(xù)偵測(cè) 的兩感測(cè)點(diǎn)因短路互相影響而降低偵測(cè)可靠度。 請(qǐng)注意，當(dāng)?shù)谝粺艚z191燒毀時(shí)，由于整流器電路115所輸出的直流電壓無(wú)法饋入 至功率開關(guān)155的輸出端以建立偏壓，所以電子鎮(zhèn)流器IIO會(huì)自動(dòng)停止電路運(yùn)作。同理，當(dāng) 第二燈絲193燒毀時(shí)，則直流電壓亦無(wú)法饋入至功率開關(guān)155的控制端以建立偏壓，所以電 子鎮(zhèn)流器110也會(huì)自動(dòng)停止電路運(yùn)作。此外，當(dāng)?shù)谌姼?70或第二電阻165發(fā)生開路事 件時(shí)，仍然無(wú)法對(duì)功率開關(guān)155建立偏壓，因此電子鎮(zhèn)流器110也會(huì)自動(dòng)停止電路運(yùn)作。換 句話說(shuō)，當(dāng)燈管190發(fā)生燈絲燒毀事件或電子鎮(zhèn)流器110的部分組件發(fā)生開路事件時(shí)，電子 鎮(zhèn)流器IIO會(huì)自動(dòng)停止電路運(yùn)作以保護(hù)電路，此為電子鎮(zhèn)流器110的另一重要特點(diǎn)。 圖2為圖1所示的電子鎮(zhèn)流器110的工作相關(guān)信號(hào)波形圖，其中橫軸為時(shí)間軸。在 圖2中，由上往下的信號(hào)分別為功率開關(guān)155的集射極電壓降Vce與電流"，亦即假設(shè)功率 開關(guān)155為雙極型晶體管。請(qǐng)參考圖2與圖1，當(dāng)功率開關(guān)155在時(shí)段Ton內(nèi)導(dǎo)通時(shí)，集射 極電壓降Vce大約保持在零電壓，而電流i,則從一低電流L以近乎線性方式遞增至一高電 流I"其中低電流L實(shí)際上為負(fù)電流。 當(dāng)功率開關(guān)155在時(shí)段Ton的子時(shí)段A Tml內(nèi)工作于反向?qū)Ｊ綍r(shí)，電流ix為 負(fù)電流，且集極電流i。也為負(fù)電流，此時(shí)第二二極管185是用來(lái)旁路電流id2，也就是說(shuō)，大 部分的電流ix流經(jīng)第二二極管185，只有小部分的電流ix流經(jīng)功率開關(guān)155，據(jù)以延緩功率 開關(guān)155的組件退化速度。當(dāng)功率開關(guān)155在時(shí)段Ton的子時(shí)段A Tm2內(nèi)工作于順向?qū)?模式時(shí)，電流ix為正電流，且集極電流i。實(shí)質(zhì)上等于電流ix。 當(dāng)功率開關(guān)155在時(shí)段Toff內(nèi)截止時(shí)，集射極電壓降Vce的電壓變化波形大致形 成正半弦波，而電流ix則從高電流IH遞減至低電流L。請(qǐng)注意，當(dāng)功率開關(guān)155切換為截 止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電流ix是從第一電感120流向第一電容130，即不流向功率開關(guān)155，換句話說(shuō)， 藉由電流i,轉(zhuǎn)而流向第一電容130的運(yùn)作，可避免發(fā)生電流瞬間變化的狀況。在時(shí)段Toff 的子時(shí)段ATm3內(nèi)，電流i,為正電流使第一電容130工作于充電模式，集射極電壓降Vce則 藉由第一電容130的充電運(yùn)作而升壓至一高電壓VH。在時(shí)段Toff的子時(shí)段ATm4內(nèi)，電流 "變?yōu)樨?fù)電流使第一電容130工作于放電模式，集射極電壓降Vce則藉由第一電容130的 放電運(yùn)作而降壓至約為零電壓。請(qǐng)注意，功率開關(guān)155是在集射極電壓降Vce約為零電壓 時(shí)，執(zhí)行截止/導(dǎo)通狀態(tài)切換運(yùn)作，亦即電子鎮(zhèn)流器110可運(yùn)作于零電壓切換模式以保護(hù)功 率開關(guān)155。 具周期性脈波的集射極電壓降Vce回授至電子鎮(zhèn)流器110的反饋路徑，據(jù)以振蕩 而產(chǎn)生弦波式交流驅(qū)動(dòng)信號(hào)饋入至燈管190。此外，如前所述，藉由電子鎮(zhèn)流器110的多個(gè) 電感與多個(gè)電容等兩端組件所組合的多個(gè)移相器，再配合燈管190的阻抗，電子鎮(zhèn)流器110 的振蕩信號(hào)可被電路運(yùn)作輕易地調(diào)整以切入自振所需的精確正反饋運(yùn)作。[0062] 請(qǐng)參考圖3，圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。如圖3所 示，光源系統(tǒng)300包含交流輸入電源101 、燈管190、以及電子鎮(zhèn)流器310。電子鎮(zhèn)流器310 類似于圖1所示的電子鎮(zhèn)流器IIO，主要差異在于省略第一二極管175、第二二極管185與 第四電阻180，并將功率開關(guān)155置換為功率開關(guān)355，此外另設(shè)置第四電容160耦合于功 率開關(guān)355的控制端與接地端(源極端)間。功率開關(guān)355包含場(chǎng)效應(yīng)晶體管，如圖3所 示，其輸出端與接地端(源極端)間具有寄生二極管385。寄生二極管385是用來(lái)當(dāng)功率 開關(guān)355工作于反向?qū)Ｊ綍r(shí)，旁路電流id3以保護(hù)功率開關(guān)355，亦即提供被省略的第 二二極管185的電路運(yùn)作功能。由于直流電流運(yùn)作不會(huì)運(yùn)作于整流器電路115的第二輸出 端與功率開關(guān)355的控制端間，所以省略第一二極管175與第四電阻180并不會(huì)影響功率 開關(guān)355所需的直流偏壓。電子鎮(zhèn)流器310異于電子鎮(zhèn)流器110的電路運(yùn)作，主要在于功 率開關(guān)355的MOS電容可配合第四電容160以提供相位補(bǔ)償機(jī)制，據(jù)以執(zhí)行零電壓切換運(yùn) 作，其他電路運(yùn)作同于電子鎮(zhèn)流器IIO，所以不再贅述。 請(qǐng)參考圖4，圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。如圖4所 示，光源系統(tǒng)500包含交流輸入電源101 、燈管190、以及電子鎮(zhèn)流器510。電子鎮(zhèn)流器510 類似于圖1所示的電子鎮(zhèn)流器IIO，主要差異在于另包含由第三二極管565與第四二極管 566串接而組成的被動(dòng)限制器567，至于具正溫度系數(shù)的熱敏電阻132則被省略。被動(dòng)限制 器567耦合于功率開關(guān)155的控制端與整流器電路115的第二輸出端間。在電子鎮(zhèn)流器 510的運(yùn)作中，第二電阻165的壓降并不會(huì)大于PN二極管接面電壓，所以在起動(dòng)階段中，就 可限制驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)155的控制端電壓峰值。 請(qǐng)參考圖5，圖5為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的電子鎮(zhèn)流器的電路示意圖。如圖5所 示，光源系統(tǒng)700包含交流輸入電源101 、燈管190、以及電子鎮(zhèn)流器710。電子鎮(zhèn)流器710 類似于圖1所示的電子鎮(zhèn)流器110，主要差異在于將第一電感120置換為跨接于燈管190的 第一電感720，將熱敏電阻132置換為并聯(lián)第一電感720的熱敏電阻732，將第二電容140 置換為第二電容740，以及將第一電阻145置換為第一電阻745。熱敏電阻732、第二電感 125、第二電容740與第一電阻745的組合電路可據(jù)以執(zhí)行燈絲的直流連續(xù)偵測(cè)。另由于第 二電感125可穩(wěn)定第一電感720與燈管190的電路運(yùn)作，所以可降低功率開關(guān)155的工作 電流。 綜上所述，由于本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器可執(zhí)行快速燈絲加熱或避免發(fā)生過(guò)載驅(qū) 動(dòng)，所以可顯著延長(zhǎng)燈管使用壽命。此外，用于光源系統(tǒng)的本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器所產(chǎn)生的 振蕩信號(hào)，可被電路運(yùn)作輕易地調(diào)整以切入自振所需的精確正反饋運(yùn)作。本實(shí)用新型電子 鎮(zhèn)流器另利用通用二極管的長(zhǎng)電荷儲(chǔ)存時(shí)間特性以執(zhí)行零電壓切換運(yùn)作，據(jù)以保護(hù)功率開 關(guān)。另一方面而言，本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器并不需設(shè)置觸發(fā)與除能電路以控制功率開關(guān)運(yùn) 作，因此可顯著簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)以降低成本。至于燈管的負(fù)電阻特性則被本實(shí)用新型電子鎮(zhèn) 流器利用以抑制因交流輸入電源不穩(wěn)定導(dǎo)致的燈管功率變動(dòng)，亦即本實(shí)用新型電子鎮(zhèn)流器 可進(jìn)一步提供燈管功率調(diào)節(jié)機(jī)制，而在燈管功率調(diào)節(jié)機(jī)制運(yùn)作前，另可限制對(duì)功率開關(guān)的 驅(qū)動(dòng)。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求一種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流器，其包含有一整流器電路，包含一對(duì)輸入端以接收一交流輸入電壓與一對(duì)輸出端以輸出一直流電壓，其中該整流器電路的一第一輸出端用來(lái)耦合一燈管的一第二節(jié)點(diǎn)；其特征在于一第一電感，包含一第一端與一第二端，其中該第一端用來(lái)耦合該燈管的一第三節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該燈管的一第一節(jié)點(diǎn)；一第二電感，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于一第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該燈管的一第四節(jié)點(diǎn)；一第一電容，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該第二節(jié)點(diǎn)；一第二電容，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于一第六節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該燈管的第四節(jié)點(diǎn)；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第六節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該燈管的第四節(jié)點(diǎn)；一第二電阻，耦合于該整流器電路的一第二輸出端；一第三電容與一第三電阻，串接于該第六節(jié)點(diǎn)與該整流器電路的第二輸出端間；一功率開關(guān)，包含一輸出端、一接地端與一控制端，其中該輸出端耦合于該第五節(jié)點(diǎn)，該接地端耦合于該第二電阻；以及一第三電感，耦合于該第六節(jié)點(diǎn)與該功率開關(guān)的控制端間。
2. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第一電感的主要電路功能是 據(jù)以提供一交流電流源。
3. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第二電容與該第三電容組合 為用來(lái)驅(qū)動(dòng)該功率開關(guān)的一分壓器。
4. 如權(quán)利要求3所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第三電阻的阻尼作用可據(jù)以 降低對(duì)應(yīng)于該分壓器電路運(yùn)作的品質(zhì)因數(shù)，用來(lái)使起動(dòng)階段與持續(xù)點(diǎn)亮階段因該燈管的阻 抗變化導(dǎo)致的相位差實(shí)質(zhì)上相等。
5. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第二電感與該第二電容組合 為用來(lái)起動(dòng)該燈管的一共振電路。
6. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第三電感與該第三電容組合 為一共振電路，該共振電路的一共振頻率低于該自振式電子鎮(zhèn)流器的一工作頻率。
7. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第二電感、該第三電感、該第 二電容與該第三電容用來(lái)配合該燈管的阻抗以提供一正反饋機(jī)制。
8. 如權(quán)利要求l所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于當(dāng)該燈管的一第一燈絲燒毀 時(shí)，會(huì)切斷該整流器電路提供的一直流電源與該功率開關(guān)的輸出端的電性連接，并停止該 燈管的發(fā)光運(yùn)作。
9. 如權(quán)利要求l所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該燈管的一燈絲燒毀時(shí)，會(huì)切 斷起動(dòng)該功率開關(guān)所需的直流偏壓的供應(yīng)路徑，并停止該燈管的發(fā)光運(yùn)作。
10. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該功率開關(guān)包含一雙極型晶 體管。 -端與一第二端，其中該第-一第一節(jié)點(diǎn)；-端與一第二端，其中該第--端用來(lái)耦合該燈管的一第三節(jié)點(diǎn)， -端耦合于一第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用-端與一第二端，其中該第一端耦合于該第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用-端與一第二端，其中該第一端耦合于一第六節(jié)點(diǎn)，該第二端用-端與一第二端，其中該第一端耦合于該第六節(jié)點(diǎn)，該第二端用
11. 如權(quán)利要求l所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該功率開關(guān)包含一場(chǎng)效應(yīng)晶 體管。
12. 如權(quán)利要求ll述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該自振式電子鎮(zhèn)流器另包含有一第四電容，耦合于該功率開關(guān)的控制端與接地端間，據(jù)以執(zhí)行零電壓切換運(yùn)作。
13. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該自振式電子鎮(zhèn)流器另包含有一第一二極管與一第四電阻，串接于該功率開關(guān)的控制端與該整流器電路的第二輸出 端間，其中該第一二極管是用來(lái)執(zhí)行從該整流器電路的第二輸出端至該功率開關(guān)的控制端 的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作；一第二二極管，耦合于該第五節(jié)點(diǎn)與該整流器電路的第二輸出端間，該第二二極管是 用來(lái)執(zhí)行從該整流器電路的第二輸出端至該第五節(jié)點(diǎn)的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作；以及一被動(dòng)限制器，耦合于該功率開關(guān)的控制端與該整流器電路的第二輸出端間，用來(lái)于 起動(dòng)階段中限制對(duì)該功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該被動(dòng)限制器包含 一第三二極管與一第四二極管，串接于該功率開關(guān)的控制端與該整流器電路的第二輸出端間。
15. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該自振式電子鎮(zhèn)流器另包含有一輸入電容，耦合于該整流器電路的該對(duì)輸出端。
16. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該自振式電子鎮(zhèn)流器另包含有一第一二極管與一第四電阻，串接于該功率開關(guān)的控制端與該整流器電路的第二輸出 端間，其中該第一二極管是用來(lái)執(zhí)行從該整流器電路的第二輸出端至該功率開關(guān)的控制端 的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作；一第二二極管，耦合于該第五節(jié)點(diǎn)與該整流器電路的第二輸出端間，該第二二極管是 用來(lái)執(zhí)行從該整流器電路的第二輸出端至該第五節(jié)點(diǎn)的單向電流導(dǎo)通運(yùn)作；以及一具正溫度系數(shù)的熱敏電阻，耦合于該第一節(jié)點(diǎn)與該第三節(jié)點(diǎn)間，該熱敏電阻是用來(lái) 于起動(dòng)階段中限制對(duì)該功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)。
17. 如權(quán)利要求1所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該第二電感可穩(wěn)定該第一電 感與該燈管的電路運(yùn)作。
18. —種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流器，其包含有一整流器電路，用以接收一交流輸入電壓，該整流器電路的一第一輸出端用來(lái)耦合一 燈管的一第二節(jié)點(diǎn)； 其特征在于一第一電感，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于一第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用 來(lái)耦合該燈管的一第一節(jié)點(diǎn)；一第一共振電路，耦合于該第五節(jié)點(diǎn)與一第六節(jié)點(diǎn)，用來(lái)起動(dòng)該燈管； 一第一電容，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第五節(jié)點(diǎn)，該第二端用來(lái)耦合該燈管的第二節(jié)點(diǎn)；一第一電阻，包含一第一端與一第二端，其中該第一端耦合于該第六節(jié)點(diǎn)，該第二端用 來(lái)耦合該燈管的一第三節(jié)點(diǎn)；一第二電阻，耦合于該整流器電路的一第二輸出端；一功率開關(guān)，包含一輸出端、一接地端與一控制端，其中該輸出端耦合于該第五節(jié)點(diǎn)， 該接地端耦合于該第二電阻；一分壓器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)該功率開關(guān)；以及一第二電感，耦合于該第六節(jié)點(diǎn)與該功率開關(guān)的控制端間。
19.如權(quán)利要求18所述的自振式電子鎮(zhèn)流器，其特征在于該分壓器包含一第二電容， 該第二電容與該第二電感組合為一第二共振電路，該第二共振電路的一共振頻率低于該電 子鎮(zhèn)流器的一工作頻率。
專利摘要一種無(wú)變壓器的自振式電子鎮(zhèn)流器，其包含有整流器電路、功率開關(guān)、偏壓電路、分壓器以及功率調(diào)節(jié)電路。整流器電路將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，據(jù)以經(jīng)由偏壓電路而提供功率開關(guān)所需的偏壓。功率開關(guān)是用來(lái)提供弦波驅(qū)動(dòng)信號(hào)以驅(qū)動(dòng)燈管。分壓器對(duì)經(jīng)由燈管而反饋的信號(hào)執(zhí)行分壓處理，用以產(chǎn)生適合驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)的信號(hào)。功率調(diào)節(jié)電路用來(lái)限制供應(yīng)至功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)功率，進(jìn)而調(diào)節(jié)對(duì)燈管的驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H05B41/282GK201536447SQ200920174668
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者李聲漢 申請(qǐng)人:李聲漢