CN101877929A - 一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，主要包括输入滤波电路，不可整流电路，APFC升压与功率因数校正电路，BUCK降压电路，全桥逆变电路，高压点火电路，电源供电电路，数字控制与保护电路。BUCK电路采用倒置的方式，将整个电路的地电位分成两个部分，相应的供电部分也隔离开，可以有效防止高压点火电路对前级电路的干扰，在故障情况下可以有效地隔离器件损坏范围。数字控制与保护电路使用片内带AD与程序存贮器的单片机，可以有效检测镇流器的BUCK输出电压，环境温度，同时输出全桥逆变的PWM控制信号。整个镇流器具有体积小，重量轻，输入功率因数高，效率高，保护功能齐全，可以有效限制故障损坏范围等优点。

Description

一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器
技术领域
本发明涉及一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，它在高强度气体放电灯工作时提供一个正的伏安特性，起镇流作用，使具有负阻特性的高强度气体放电灯能稳定地工作在某一设计的工作点上，属照明电子产品制造的技术领域。
背景技术
″绿色照明″，是20世纪90年代出现的新概念，是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品(电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制设备和光控器件)，改善和提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
高强度气体放电灯是第三代电光源，具有光效高，寿命长，显色性好，节能显著等特点，正在获得广泛的应用，是理想的“绿色照明”光源。但是高强度气体放电灯具有负阻特性，使用时必须配备具有正阻特性的镇流器才能稳定工作。现有的高强度气体放电灯多数使用传统的电感式镇流器，不仅体积大，重量重，而且消耗较多的有色金属，整体效率低，控制特性差，不能快速启动。
高强度气体放电灯的电子镇流器较好地克服了传统电感式镇流器的缺点，但电子镇流器工作初期输出的高电压(3～5kV)对镇流器的器件具有一定危害，也会影响控制器的正常工作，另外在各种不可预见的状态下，镇流器也有可能发生故障，现有的镇流器在故障情况下会导致镇流器中器件大面积甚至全部损坏，本发明通过对镇流器结构的改进，使用隔离的地电位与供电电源，较好地解决上述几个问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服现有高强度气体放电灯电子镇流器技术中的某些不足之处，提供一种保护功能齐全，工作更加稳定，可有效防止故障情况下镇
流器中器件大面积损坏的一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器。
技术方案：为实现这一目的，本发明通过下述技术方案解决：
本发明的隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，其特征在于该镇流器中，EMI滤波电路、不可控整流电路、APFC升压电路、BUCK降压电路、全桥逆变电路、高压点火电路、高强度气体放电灯顺序串联连接，电源供电电路向各部分供电，控制与保护电路分别接BUCK降压电路、全桥逆变电路。
BUCK降压电路采用一种倒BUCK直流变换结构，BUCK降压电路的正电极分别接APFC升压电路的正电极输出端和全桥逆变电路正电极输入端，BUCK降压电路的负电极输入端接APFC升压电路的负电极输出端，该端通过顺序串联连接的电阻、驱动晶体管、电感器接全桥逆变电路负电极输入端，BUCK降压电路的正电极与驱动晶体管、电感器之间的连接点反向连接一个二极管，在BUCK降压电路输出端的正负极之间连接一个电容器。
控制与保护电路通过光耦输出一个开关量信号控制BUCK降压电路的输出，在故障情况下关断BUCK降压电路输出，起保护作用。
控制与保护电路中的控制芯片使用片内具有8位或10位AD及程序存贮器功能的单片机，通过电阻分压器检测BUCK降压电路的输出电压，使用副温度系数的热敏电阻检测环境温度，使用单片机的硬件PWM端口或普通IO端口输出两路互补占空比为50％、频率可调为10Hz～400Hz的PWM信号控制全桥逆变芯片。
有益效果；本发明的优点在于：采用两级隔离的供电方式，既可以降低金卤灯点火启动时对控制芯片的干扰，又可以限制在故障情况下镇流器的器件损坏范围；数字控制芯片对电压，温度，电流等进行实时检测，在故障情况下可以关断BUCK电路的输出，保护功能完善。可有效提高镇流器的智能化保护功能与可靠性。
附图说明
图1是本发明的***连接原理框图。
图2是本发明的BUCK降压电路原理图。
图3是本发明的电源电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明是一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器由输入滤波电路1，不可整流电路2，APFC升压与功率因数校正电路3，BUCK降压电路4，全桥逆变电路5，高压点火电路6，电源供电电路7，数字控制与保护电路8组成；BUCK降压电路4的正电极分别接APFC升压电路3的正电极输出端和全桥逆变电路5正电极输入端，BUCK降压电路4的负电极输入端接APFC升压电路3的负电极输出端，该端通过顺序串联连接的电阻R、驱动晶体管G、电感器L接全桥逆变电路5负电极输入端，BUCK降压电路4的正电极与驱动晶体管G、电感器L之间的连接点反向连接一个二极管D，在BUCK降压电路4输出端的正负极之间连接一个电容器C。
其中的BUCK降压电路4采用一种倒置的结构，将本发明数字镇流器中的地电位分成两个部分，APFC升压电路3与BUCK降压电路4共用一组电源，可以简化BUCK驱动电路的结构，省去光耦或隔离变压器；数字镇流器的全桥逆变电路5与控制与保护电路8共用另一组电源，这样可以通过简单的电阻分压器测量BUCK输出电压，直接输出PWM信号驱动全桥逆变电路；
为节省成本，本发明数字镇流器中的电源采用APFC升压电路3中的电感副边供电。这个电感具有二个或三个独立隔离副边，一个供升压电路的控制芯片检测ZCS使用，另两个经过稳压电路或稳压管后供本发明数字镇流器中两个不同地电位结构中的芯片使用。由于电源相互隔离，在故障情况下可以有效防止本发明数字镇流器中器件大面积的损坏；
本发明数字镇流器中的控制与保护电路8主控制芯片选用片内具有8位或10位AD及程序存贮芯片的单片机，通过电阻分压器检测BUCK电路的输出电压，通过检测电压的大小判断数字镇流器是否点火成功，外接灯具是否开路，环境温度是否符合数字镇流器正常工作要求等，同时提供精确计时，实现对数字镇流器多种功能的保护；
本发明数字镇流器中的控制与保护电路8中单片机通过硬件PWM端口或普通IO端口输出两路互补占空比为50％，频率可调(10Hz～400Hz)的PWM信号控制全桥逆变芯片。在检测到异常情况下，单片机通过光耦输出一个开关量信号控制BUCK降压电路4的输出，关闭BUCK输出电压。
实施例：如图1所示，隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，包括EMI滤波电路1，不可控整流电路2，APFC升压电路3，BUCK降压电路4，全桥逆变电路5，高压点火电路6，电源供电电路7，数字控制与保护电路8。工作时APFC升压电路3将不可控整流电路2直流输出电压升到400V左右，同时使电路的功率因数达到0.95以上，BUCK降压电路4将400V电压降到指定数值，高压点火电路6提供3～5kV的启动电压，使高强度气体放电灯灯具开始工作，全桥逆变电路5根据灯具的不同工作时段，输出10～400Hz的交流方波电压，防止出现“声谐振”现象。控制与保护电路8检测BUCK输出电压与环境温度，判断灯具的工作状态，提供各种保护。
图2是本发明的BUCK降压电路，采用了一种倒置的结构，简化了BUCK开关管的驱动电路，省去了光耦或驱动变压器，提高了驱动的可靠性。同时将数字镇流器的地电位分割成两个部分，可以有效防止点火时高电压的干扰，同时在故障情况下可以限制器件的损坏范围。
图3是本发明的电源电路，本实施实例中，APFC电感副边有两个绕组，APFC电路中的ZCS检测电路与图1中APFC升压电路3、BUCK降压电路4部分共用一个副边，全桥逆变电路5、数字控制与保护电路8部分用另一个副边供电。

Claims (4)

1.一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，其特征在于该镇流器中，EMI滤波电路(1)、不可控整流电路(2)、APFC升压电路(3)、BUCK降压电路(4)、全桥逆变电路(5)、高压点火电路(6)、高强度气体放电灯顺序串联连接，电源供电电路(7)向各部分供电，控制与保护电路(8)分别接BUCK降压电路(4)、全桥逆变电路(5)。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，其特征在于BUCK降压电路(4)采用一种倒BUCK直流变换结构，BUCK降压电路(4)的正电极分别接APFC升压电路(3)的正电极输出端和全桥逆变电路(5)正电极输入端，BUCK降压电路(4)的负电极输入端接APFC升压电路(3)的负电极输出端，该端通过顺序串联连接的电阻(R)、驱动晶体管(G)、电感器(L)接全桥逆变电路(5)负电极输入端，BUCK降压电路(4)的正电极与驱动晶体管(G)、电感器(L)之间的连接点反向连接一个二极管(D)，在BUCK降压电路(4)输出端的正负极之间连接一个电容器(C)。
3.根据权利要求1所述的一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，其特征在于控制与保护电路(8)通过光耦输出一个开关量信号控制BUCK降压电路(4)的输出，在故障情况下关断BUCK降压电路(4)输出，起保护作用。
4.根据权利要求1所述的一种隔离式的小功率高强度气体放电灯数字镇流器，其特征在于控制与保护电路(8)中的控制芯片使用片内具有8位或10位AD及程序存贮器功能的单片机，通过电阻分压器检测BUCK降压电路(4)的输出电压，使用副温度系数的热敏电阻检测环境温度，使用单片机的硬件PWM端口或普通IO端口输出两路互补占空比为50％、频率可调为10Hz～400Hz的PWM信号控制全桥逆变芯片。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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