專利名稱：鈉燈電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與鈉燈電子鎮(zhèn)流器有關(guān)。
目前為高壓鈉燈配套使用的鎮(zhèn)流器多數(shù)為電感性鎮(zhèn)流器，部分使用電子鎮(zhèn)流器。
電感性鎮(zhèn)源器固然有壽命長、性能比較可靠的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也是突出的、其缺點(diǎn)是自身損耗大(約占燈功率的10％-20％)，重量和體積比較大，需耗用大量的矽鋼片和銅等材料，工作時(shí)噪聲較大，系統(tǒng)的功率因數(shù)低，燈功率隨電源變化而變化。
為了克服電感性鎮(zhèn)源器的缺點(diǎn)，近年來開發(fā)了各種不同電路結(jié)構(gòu)的電子鎮(zhèn)流器，但這些電子鎮(zhèn)流器的系統(tǒng)功率因數(shù)仍比較低，大多數(shù)只有0．6-0．7，諧波含量高，在大量集中使用這種電子鎮(zhèn)流器時(shí)，電網(wǎng)的中線中將出現(xiàn)很大的三次諧波電流，嚴(yán)重影響供電變壓器的正常工作，另外，這些電子鎮(zhèn)流器、頻率大都不穩(wěn)定，它隨電源電壓、燈管壓、燈功率的變化而變化，因而容易落入鈉燈不穩(wěn)定工作的頻帶，使鈉燈不能穩(wěn)定工作。
本實(shí)用新型的目的是提供一種功率因數(shù)高，節(jié)能，輸入電流中的諧波含量小，可使鈉燈工作穩(wěn)定的鈉燈電子鎮(zhèn)流器。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的交流電經(jīng)濾波整流后輸入升壓型斬波電路3得到一恒定的直流電壓，再經(jīng)推挽式高頻變換器4得一高頻電壓輸出到變壓器7的原邊繞組N1，經(jīng)副邊繞組N2提升后加到鈉燈9的兩端，變壓器7的原邊附加繞組N3中感應(yīng)的電壓作為反饋信號送到脈寬調(diào)制器5的集成電路IC2中的一個(gè)誤差放大器以控制輸出電壓，加至推挽式高頻變換器4，使其輸出到N1的電壓等于或接近設(shè)定值，IC2的脈沖頻率由定時(shí)電阻R19，定時(shí)電容C21設(shè)定在鈉燈穩(wěn)定工作頻帶內(nèi)，IC2的另一個(gè)誤差放大器通過輸出電流在R10上的壓降作反饋信號以穩(wěn)定輸出電流。
本實(shí)用新型的升壓型斬波電路3由集成電路IC1(UC3842)和開關(guān)管Q1組成開關(guān)電路，其開關(guān)頻率由定時(shí)電阻R3和定時(shí)電容C8設(shè)定，開關(guān)接通時(shí)間由R10的電壓降Vd大小控制，電路3經(jīng)電感T2(L)與輸入連接，有充電電容C11。
與鈉燈9并聯(lián)的電流互感器T6輸出與電流成正比的交變電壓經(jīng)整流濾波后至過流保護(hù)和定時(shí)電路6，一路經(jīng)穩(wěn)壓二極管Z3加至晶體管Q7的基極，使Q7導(dǎo)通，并將集成電路IC3定時(shí)器的2，6腳拉至低電平，另一路則送至晶體管Q6的基極，使Q6飽和導(dǎo)通，IC3的5腳也被拉至低電平，此時(shí)IC3的3腳輸出高電平加至IC2的4腳，封鎖脈寬調(diào)制器5的輸出，當(dāng)過流消失后，經(jīng)過IC3設(shè)定的一定時(shí)間，自動(dòng)解除對輸出脈沖的封鎖。
附加繞組N3感應(yīng)的電壓另一路經(jīng)限流電阻R和穩(wěn)壓管Z1組成的輔助電源8為集成電路提供直流電壓，Z1通過限流電阻R27與輸入電源電路連接。
本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn)1、體積小、重量輕、效率高(節(jié)電)。
2、功率因數(shù)高，可達(dá)0．99。
3、輸入電源中的諧波含量小。
4、鎮(zhèn)流器的工作頻率設(shè)置在鈉燈的穩(wěn)定工作頻帶內(nèi)，設(shè)置的工作頻率固定不變，從而能保證鈉燈穩(wěn)定工作。
5、采用電源反饋控制，保持鈉燈功率恒定。
6、具有延時(shí)重復(fù)啟動(dòng)功能。
如下是本實(shí)用新型的附圖

圖1為本實(shí)用新型的框圖。
圖2為升壓型斬波電路的等效電路圖。
圖3為升壓型斬波電路的輸入電壓、電流波形圖。
圖4為本實(shí)用新型的輸入電壓電流波形圖。
圖5為本實(shí)用新型的電路原理圖。
如下是本實(shí)用新型的實(shí)施例本實(shí)用新型由進(jìn)線濾波器1，整流電路2、脈寬調(diào)制斬波器3、推挽式高頻變換器4、輸出變壓器7，電流調(diào)節(jié)器和脈寬控制電路5，以及過流保護(hù)和定時(shí)器6等部分組成。
輸入交流電壓經(jīng)進(jìn)線濾波器和整流橋后變成具有如圖3所示波形的電壓。濾波器(圖5中由C1、C2、C3、T1和C4組成的電路)的作用是減小電源中的高頻諧波對鎮(zhèn)流器的干擾和抑制鎮(zhèn)流器工作時(shí)產(chǎn)生的高頻諧波電流流入電網(wǎng)。整流后得到的電壓V1經(jīng)升壓型斬波電路后得到一恒定的直流電壓，再經(jīng)推挽式高頻變換器變換成矩形波的高頻電壓，此電壓經(jīng)高頻輸出變壓器副邊繞組N2提升后加至鈉燈，高頻輸出變壓器的另一附加繞組N3中感應(yīng)的電壓經(jīng)整流、濾波后得到一與N2輸出電壓成正比的平滑直流電壓，此電壓一路作為輸出電壓反饋經(jīng)R25、R26，W2組成的衰減電路衰減后送至IC2中由誤差放大器1及R20、C23組成的電壓調(diào)節(jié)器的同相輸入端A1+，另一路則經(jīng)限流電阻R和穩(wěn)壓管Z1得到+12V直流電壓為控制電路提供+12V工作電源，鎮(zhèn)流器啟動(dòng)時(shí)，由于N3中尚未建立電壓，此時(shí)控制電路所需的電源是由限流電阻R27和穩(wěn)壓管Z1組成的臨時(shí)電源提供，鎮(zhèn)流器開始工作后，就由N3提供電源。
在整流電路與推挽式高頻變換器之間接入由IC1(UC3842)、Q1、T2、D6及Cl3組成的升壓型斬波電路，此電路的作用有二、一是提高輸入的功率因數(shù)和減小輸入電源的諧波含量、二是保持高頻變換器的輸入直流電壓為一恒定值，電路的工作原理如下斬波電路的等值電路如圖2所示，其中S為IC1、Q1組成的等效開關(guān)，其開關(guān)頻率由定時(shí)電阻R3和定時(shí)電容C8設(shè)定(見圖5)，為十幾千赫，開關(guān)的接通時(shí)間的長短受Vd大小控制(電壓負(fù)反饋)，當(dāng)S接通時(shí)，A點(diǎn)對地短路，L中流過一短路電源(只需V1的瞬時(shí)值略大于零，就會產(chǎn)生此短路電流)，短路電流在L中的儲能為L／2∫ot1i2dt(t1為S接通時(shí)間，L為電感量，i為流過L的電流瞬時(shí)值)，當(dāng)S受控?cái)嚅_時(shí)，L中的儲能通過隔離二極管D傳送給電容C，即對C充電，由于此電路的作用，使V1和Vin的瞬時(shí)值即使遠(yuǎn)小于直流電壓Vd時(shí)，電網(wǎng)也能給鎮(zhèn)流器提供電流，因而輸入電流就具有如圖4所示非常接近正弦的波形。與通常的整流一濾波的電路相比，不僅大大提高了輸入功率因數(shù)，而且顯著地降低了電流中的諧波含量(通常電路的輸入電流的三次諧波幅值可達(dá)基波幅值的100％，甚至更高，而本實(shí)用新型的三次諧波幅值在1％以下)。
采用IC2(TL494)作脈中寬度調(diào)制器，脈沖頻率固定，由定時(shí)電阻R19和定時(shí)電容C21設(shè)定在鈉燈穩(wěn)定工作頻帶內(nèi)，保證鈉燈能穩(wěn)定工作。高頻輸出變壓器的一個(gè)附加繞組的輸出電壓經(jīng)D9、D10全波整流后一方面為IC2提供工作電源，另一方面經(jīng)R25，R26、W2分壓后，作為電壓反饋信號，送IC2中的一個(gè)誤差放大器，以控制輸出電壓。IC2的另一個(gè)誤差放大器則利用輸出電流在R10上的壓降作反饋信號以穩(wěn)定輸出電流。
過流保護(hù)與延時(shí)自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)如下，當(dāng)輸出發(fā)生過流時(shí)，電流互感器T6輸出與電流成正比的交變電壓，經(jīng)D11，C27整波濾波后，一路經(jīng)穩(wěn)壓二極管Z3(電壓高于Z3穩(wěn)壓值)加至Q7基極，使Q7導(dǎo)通，并將定時(shí)器的“2”，“6”腳拉至低電平，另一路則送至Q6的基極，使Q6飽和導(dǎo)通，定時(shí)器的“5”腳也被拉至低電平，此時(shí)“3”腳輸出高電平經(jīng)R31，R23分壓后加到IC2的“4”腳，封鎖脈寬調(diào)制器的輸出，從而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能，當(dāng)過流消失后，定時(shí)器的“5”腳恢復(fù)為高電平，“2”，“6”腳電壓逐漸上升，經(jīng)5分鐘后，“3”腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑琁C2的“4”腳電位降低，解除對脈寬調(diào)制器輸出的封鎖，從而實(shí)現(xiàn)延時(shí)再啟動(dòng)。
電壓調(diào)節(jié)器的作用是自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓，當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定值(輸出電壓可通過調(diào)節(jié)W2的大小來設(shè)定)時(shí)，與其成正比的N3輸出電壓也高于A1一端電壓(此電壓是由IC2輸出的+5V參數(shù)電壓經(jīng)R21、R2分壓后得到，當(dāng)R21=R22時(shí)為+2．5V)，電壓調(diào)節(jié)器的輸出使IC2中的脈寬調(diào)制器輸出的脈沖寬度減小，通過驅(qū)動(dòng)變壓器T3和T4加至推挽式變換器的開關(guān)管Q4和Q5的脈沖驅(qū)動(dòng)信號也減小，Q4、Q5導(dǎo)通(Q4、Q5是輸流導(dǎo)通的)的時(shí)間變短，從而使輸出電壓降低，直至輸出電壓等于或非常接近設(shè)定值為止，當(dāng)輸出電壓低于設(shè)定值時(shí)，電壓調(diào)節(jié)的作用使脈沖寬度增加，相應(yīng)地輸出電壓也升高，直至達(dá)到設(shè)定值為止。
推挽式變換器的兩只開關(guān)管Q4、Q5的基極與發(fā)射極之間分別接入由Q2、R11、D16、C14和Q3、R12、D17、C15組成的兩個(gè)電路，其作用是為了加速Q(mào)4和Q5的關(guān)斷，以減小開關(guān)管的開關(guān)損耗，兩個(gè)電路的工作原理是完全相同的，以下僅對其中的一個(gè)電路加以說明，當(dāng)T3輸出一脈沖電壓時(shí)，Q4基極注入-基極電流IB在R13上產(chǎn)生-右“+”左“-”的電壓降，此電壓使C14通過D16充電，其極性為上“-”、下“+”，Q2此時(shí)由于其基極反偏而保持截止?fàn)顟B(tài)，因此，此電路對Q4的開通過程不產(chǎn)生任何影響，當(dāng)T3脈沖截止時(shí)，C14通過R13、R11和Q2的基極放電，Q2導(dǎo)通，Q4的基極與發(fā)射極之間接入VC14反偏電壓，從而使Q4加速關(guān)斷。
高頻變壓器原、副邊兩側(cè)接有R16、C16和R17、C19組成的阻容吸收電路，用以吸收開關(guān)過程所產(chǎn)生的尖峰電壓。
推挽式變換器中的開關(guān)管Q4和Q5分別并聯(lián)一只快恢復(fù)二極管D7、D8和阻容吸收電路R14、C16、R15、C17。吸收電路的作用也是用以吸收開關(guān)過程所產(chǎn)生的尖峰電壓，并聯(lián)二極管D7、D8的作用如下當(dāng)Q4導(dǎo)通時(shí)，電流由直流電源正端經(jīng)高頻變壓器原邊繞組N1-1開關(guān)管Q4流向直流電源負(fù)端。當(dāng)Q4關(guān)斷時(shí)，原邊繞組的磁場儲能一部分(與副邊繞組耦合的部分)由副邊繞組通過鈉燈得以釋放，而另一部分(對應(yīng)原邊繞組的漏感)則將在N1-1和N1-2中產(chǎn)生一電勢，如果沒有D8，則Q4的集電極與發(fā)射極之間將加上一遠(yuǎn)大于直流電源電壓的尖峰電壓；Q4就可能因過壓而被擊穿。當(dāng)接有二極管D8時(shí)，N1-2感應(yīng)的電勢就可通過直流電源和二極管D8構(gòu)成的通路產(chǎn)生電流，釋放漏感中的儲能，使Q4上的尖峰電壓值大大減小，D7的作用和D8相同，只不過是對應(yīng)Q5的關(guān)斷，在此就不再重復(fù)敘述。
IC1的工作電源由兩部分提供，鎮(zhèn)流器剛接通電源時(shí)，由R1降壓，C6濾波后提供；Q1工作后，T2的原邊有鋸齒波電流流過，其副邊就產(chǎn)生一相似波形的電壓，此電壓經(jīng)D5半波整流和C6濾波后為IC1提供工作電源。
權(quán)利要求1.一種鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于交流電經(jīng)濾波整流后輸入升壓型斬波電路(3)得到一恒定的直流電壓，再經(jīng)推換式高頻變換器(4)得一高頻電壓輸出到變壓器(7)的原邊繞組N1，經(jīng)副邊繞組N2提升后加到鈉燈(9)的兩端，變壓器(7)的原邊附加繞組N3中感應(yīng)的電壓作為反饋信號送到脈寬調(diào)制器(5)的集成電路IC2中的一個(gè)誤差放大器以控制輸出電壓，加至推挽式高頻變換器(4)，使其輸出到N1的電壓等于或接近設(shè)定值，IC2的脈沖頻率由定時(shí)電阻R19，定時(shí)電容C21設(shè)定在鈉燈穩(wěn)定工作頻帶內(nèi)，IC2的另一個(gè)誤差放大器通過輸出電流在R10上的壓降作反饋信號以穩(wěn)定輸出電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于所說的升壓型斬波電路(3)由集成電路IC1(UC3842)和開關(guān)管Q1組成開關(guān)電路，其開關(guān)頻率由定時(shí)電阻R3和定時(shí)電容C8設(shè)定，開關(guān)接通時(shí)間由R10的電壓降Vd的大小控制，電路(3)經(jīng)電感T2(L)與輸入連接，有充電電容C11。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于與鈉燈(9)并聯(lián)的電流互感器T6輸出與電流成正比的交變電壓經(jīng)整流濾波后至過流保護(hù)和定時(shí)電路(6)，一路經(jīng)穩(wěn)壓二極管Z3加至晶體管Q7的基極，使Q7導(dǎo)通，并將集成電路IC3定時(shí)器的2，6腳拉至低電平，另一路則送至晶體管Q6的基極，使Q6飽和導(dǎo)通，IC3的5腳也被拉至低電平，此時(shí)IC3的3腳輸出高電平加至IC2(TL494)的4腳，封鎖脈寬調(diào)制器(5)的輸出，當(dāng)過流消失后，經(jīng)過IC3(NE555)設(shè)定的一定時(shí)間，自動(dòng)解除對輸出脈沖的封鎖。
4.根據(jù)權(quán)利標(biāo)3所述的鈉燈電子鎮(zhèn)流器，其特征在于N3感應(yīng)的電壓另一路經(jīng)限流電阻R和穩(wěn)壓管Z1組成的輔助電源(8)為集成電路提供直流電壓，Z1通過限流電阻R27與輸入電源電路連接。
專利摘要本實(shí)用新型為一種鈉燈電子鎮(zhèn)流器。交流電經(jīng)濾波、整流后輸入斬波電路3得到一恒定直流電壓,經(jīng)高頻變換器4得高頻電壓輸入變壓器7原邊繞組N1,經(jīng)副邊繞組N2提升后加到鈉燈9的兩端。原邊附加繞組N3中感應(yīng)的電壓作為反饋信號送到脈寬調(diào)制器5的集成電路IC2中的一個(gè)誤差放大器經(jīng)高頻變換器4使其輸出到N1的電壓為定值,IC2的另一個(gè)誤差放大器通過輸出電流在R10上的壓降作反饋信號穩(wěn)定輸出電流。
文檔編號H05B41/24GK2304226SQ9723724
公開日1999年1月13日 申請日期1997年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月23日
發(fā)明者馬繼波 申請人:馬繼波