CN2620457Y - 一种可调光的高压气体放电灯电路 - Google Patents

Abstract

一种可调光的HID灯电路，包括，输入滤波电路；桥式整流电路，与输入滤波电路相连；输出电路，与HID灯相连；还包括，有源功率因数校正电路，与桥式整流电路相连，控制输出功率；半桥逆变振荡功率电路，与有源功率因数校正电路和输出电路相连，提供输出电能；中央控制电路，与输出电路和半桥逆变振荡功率电路相连，如输出电路出现异常，则控制半桥逆变振荡功率电路停止工作；调光控制电路，与中央控制电路相连，通过中央控制电路控制电路的输出功率；触发启动电路，与所述输出电路相连，为HID灯的开启提供电能。本实用新型的HID灯电路具有功率因数高、高输出频率无频闪、光效高、全程无级调光的特点，同时具有过压、过流和防止进入容性模式的保护功能。

Description

一种可调光的高压气体放电灯电路

技术领域

本实用新型涉及高压气体放电灯(HID灯)电路，尤其涉及一种可调光的HID灯电路。

背景技术

HID光源目前被广泛使用于道路、机场、车站、码头、商场等各种大面积照明场所。目前与其配套的HID灯电路大多使用电感镇流器加触发器，传统的电感镇流器电能转化率较低，由于线圈与铁芯有铜、铁的损耗，功率因数(输出功率与输入功率之比)低，使电能无功功率大大增加，而且噪声大、发光易闪烁，其电流的谐波含量也较高。如此不仅浪费了大量的能源，而且由于其电流谐波含量高造成了对电网的污染。同时，现有的HID灯电子镇流器电路的安全性不高，易烧坏。

图1是现有技术中常用的HID灯电路的电路示意图，图1中主要是表示了现有HID灯电路的半桥振荡电路，两个电子开关11与12，通常为MOS管，分别在电压的正负半周交替导通，MOS管11在正半周导通，负半周关闭，MOS管12在负半周导通，正半周关闭。两管的交替通过变压器13与保护电路14完成，变压器13的原边线圈13a与MOS管11的输出电路相连，当MOS管11导通时，13a中有电流，同时会在变压器13的副边线圈13b中产生感应电流，保护电路14即根据13b中感应电流的变化在电压正变为负的时候关闭MOS管11，开启MOS管12，由于副边线圈13b连接在MOS管12的输出电路上，所以保护电路14根据13b中电流的变化在电压负变为正的时候关闭MOS管12，开启MOS管11。此种电路的缺点是，两管交替通断时，总有一个临界点，一只MOS管还没有完全关断时，另一只MOS管已导通，由于两个MOS管是串联的，这样会造成管子严重发热，甚至烧毁。另外其保护电路，反应灵敏度和控制精度差，往往出现故障时，还没来得及保护，电路已经烧坏了。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率因数高、高输出频率无频闪、光效高、全程无级调光的HID灯电路，同时具有过压、过流和防止进入容性模式的保护功能，提高HID灯的工作安全性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调光的HID灯电路，包括：

输入滤波电路，其输入与交流电源相连；

桥式整流电路，其输入与所述输入滤波电路的输出相连，进行整流；

输出电路，其输出与HID灯相连，为HID灯提供电能；

还包括，

有源功率因数校正电路，其输入与所述桥式整流电路的输出相连，控制输出功率；

半桥逆变振荡功率电路，其输入与所述有源功率因数校正电路的输出相连，其输出与所述输出电路相连，提供输出电能；

中央控制电路，其输入与所述输出电路相连，其输出与所述半桥逆变振荡功率电路相连，如输出电路信号出现异常，则控制所述半桥逆变振荡功率电路停止工作；

调光控制电路，其输出与所述中央控制电路相连，通过所述中央控制电路控制电路的输出功率；

触发启动电路，与所述输出电路相连，为HID灯的开启提供电能。

附图说明

图1是现有技术的HID灯电路的电路示意图；

图2是本实用新型的HID灯电路的功能框图；

图3是本实用新型的HID灯电路的一个实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例来进一步说明本实用新型的技术方案。

图2是本实用新型的HID灯电路的功能框图，如图2所示，本发明的HID灯电路包括：

输入滤波电路21，其输入与交流电源相连；

桥式整流电路22，其输入与输入滤波电路21的输出相连，进行整流；

输出电路26，其输出与HID灯相连，为HID灯提供电能；

还包括，

有源功率因数校正电路23，其输入与桥式整流电路22的输出相连，控制输出功率；

半桥逆变振荡功率电路24，其输入与有源功率因数校正电路23的输出相连，其输出与输出电路26相连，提供输出电能；

中央控制电路27，其输入与输出电路26相连，其输出与半桥逆变振荡功率电路23相连，如输出电路26信号出现异常，则控制半桥逆变振荡功率电路23停止工作；

调光控制电路28，其输出与中央控制电路27相连，通过中央控制电路27控制电路的输出功率；

触发启动电路25，与输出电路26相连，为HID灯的开启提供电能。

图3是本实用新型的一个实施例的电路图，如图3所示，该实施例中，在输入滤波电路与交流电源之间有一压敏电阻R1以及一与该压敏电阻R1配套的保险管F1。

该实施例中，输入滤波电路为一“∏”型LC滤波器，包括电感T1与电容C1、C2，该滤波电路能有效地滤除电网中的各种杂波。

该实施例中，桥式整流电路为4个二极管D1-D4组成的桥式整流器，进行全波整流，整流效率高。

在桥式整流电路与后续电路之间有电容C3，将脉动直流滤波成平直的直流，滤掉高频分量。

该实施例中，有源功率因数校正电路，进一步包括：

第一中央处理器，即图3中的IC1；

电容，充电后可作为后续电路的电源，即图中的电容C7；

分压电路，与第一中央处理器IC1相连，提供分压，即图中的电阻R3、R4；

降压滤波器，与第一中央处理器IC1相连，为第一中央处理器IC1提直流电源，即图中的电阻R3和电容C4；

电子开关，与第一中央处理器IC1相连，控制是否为电容C7充电，该实施例中，电子开关为一MOS管，即Q1；

振荡变压器，与第一中央处理器IC1相连，通过第一中央处理器IC1控制电子开关Q1的开与闭，即图中的T2；

辅助电源电路，与第一中央处理器IC1和振荡变压器T2相连，作为第一中央处理器IC1的辅助电源，即图中的电阻R5，电容C6，二极管D5、D6。

该有源功率因数校正电路的工作原理如下，

由R3、R4组成的分压电路分压作为IC1的输入电压，连接到IC1的第3管脚3A，3A是IC1的乘法器的输入电压，由R2、C4组成的降压滤波供给IC1直流电源，连接到IC1的第8管脚8A。T2为振荡变压器，右侧为其原边线圈，左侧为其副边线圈，当直流电流过原边线圈时，经D7向C7充电。T2的副边线圈连接到IC5的第5管脚5A，在C7的充电过程中，副边线圈中有感应电流，IC1通过管脚5A检测到此感应电流的存在，并通过第7管脚7A将Q1截止，当C7完成充电后，T2的原边线圈中不再有电流，因而副边线圈感应电流为0，ICI的管脚5A检测后通过管脚7A将Q1导通，使T2感应出一反向电压，D7截止，停止为C7充电。C7充好电以后将作为后续电路电源，重复上述过程，可反复为C7充电，通过控制为C7充电的频率就可以控制后续电路的电压，充电频率越高，则电压越高，反之电压越低。电阻R7、R9分压后向IC1的第1管脚1A输入负向差分电压，第2管脚2A为差分运放的输出端，而管脚2A和管脚1A之间有反馈补偿网络，这里采用的是电容C6。IC1的第4管脚4A为IC1的比较器的输入端，输入信号由串接在Q1管上的电阻R8采样得到，IC1的第6管脚6A接地。T2的副边线圈也同时将感应产生的电压经整流和滤波作为IC1的启动后的辅助电源，该辅助电源电路由R5、C5、D5、D6组成。

上述有源功率因数校正电路，可将功率因数提高到0.98以上。同时降低了电流谐波含量。

该实施例中，半桥逆变振荡功率电路，进一步包括：

第一逆变器，与中央控制电路中的第二中央处理器IC2相连，在IC2的控制下在电压的正半周导通，这里采用的是一MOS管Q2；

第二逆变器，与中央控制电路中的第二中央处理器IC2相连，在IC2的控制下在电压的负半周导通，这里采用的是一MOS管Q3，并且与前述的MOS管Q2串联；

隔直流电容，这里为电容C8。

Q2与Q3串联，Q2的源极与Q3的漏极相连，隔直流电容C8也与Q2的源极与Q3的漏极相连，如图3所示。Q2、Q3的栅极分别连接到IC2的第9管脚9B和第11管脚11B，在IC2的控制分别于电压的正半周和负半周导通。半桥逆变振荡功率电路将产生一个高频交变电压，以供HID灯工作使用。同时电感T3对半桥逆变振荡功率电路的输出起到升压和限流的作用。

该实施例中的调光控制电路包括电阻R6和电位器R10，电位器R10的移动端连接到IC2的第3管脚3B，电位器R10可以提供0.8-4V的电压，通过管脚3B控制IC2，是IC2提供给Q2、Q3不同的信号来改变它们的输出功率。同时连接到IC2的第1管脚1B的R21和C12可改变灯电流电压乘积的大小，从而改变功率，起到调光补偿作用。

该实施例中，中央控制电路进一步包括：

第二中央处理器IC2，该实施例中使用的是HY4501芯片，其输入与电位器的输出相连，其输出与第一、第二逆变器相连；

过压保护电路，与输出电路和第二中央处理器IC2相连，在出现过压时，过压保护电路通过第二中央处理器IC2使电路停止工作；

容性模式保护电路，与输出电路和第二中央处理器IC2相连，在HID灯无法点亮或灯电压过高时，容性模式保护电路通过第二中央处理器IC2使电路停止工作；

过流保护电路，与输出电路和第二中央处理器IC2相连，在出现过流时，过流保护电路通过第二中央处理器IC2使电路停止工作。

振荡频率限制电路，限制第二中央处理器IC2的振荡频率；

预热时间调整电路，调整电路的预热时间。

该实施例中，IC2的管脚3B与电位器R10的移动端相连，管脚9B、11B分别连接到Q2、Q3的栅极，由IC2控制Q2、Q3的开启与关闭，IC2能提供不交叠的信号，有一个固定的死区时间，即在一管完全关闭后再开启另一管，可以避免现有技术中的不足，防止管子烧毁。

该实施例中的过压保护电路，包括电阻R19、R20、R22和二极管D10，连接输出电路和IC2的第2管脚2B，在出现工作频率接近自然谐振频率，会由于谐振而产生高压，同时逆变器主回路的电流也很大，如此种状况持续时间一长将使逆变器过热而烧毁。而IC2提供的过压保护功能可以避免此种状态的出现。当过压时，经过R19、R20分压后的信号经由D10、R22输入管脚2B，电流以2倍于预热充电电流对电容充电，进行0.5S的延迟，IC2内部电路进行再次检测。如仍然过压，则***停振，进入待机状态，以免逆变器损坏。如正常，断电后，再次通电才能工作。

该实施例中的容性模式保护电路，包括电阻R13和R15，连接到IC2的管脚4B，当HID灯无法点亮或灯电压过高时，可使逆变器进入容性工作模式。此时逆变器中功率管将产生极大的损耗，严重时，还会由于过热而烧毁。本集成电路提供了此种模式保护，当主回路电流相位超前于电压时，干路电流急剧增加并流过R13，产生压降上升，采样信号经R15输入IC2的管脚4B，经IC2内部电路分检后，判断为容性模式，***停振，进入待机状态。

该实施例中的过流保护电路，包括电感T4，电容C11，电阻R14、R16、R18，当电流过大时，在T3、C11上产生一感抗，在T4副边线圈R14上产生一压降，分别经R16、R18限流后，输入IC2的第15管脚15B和第16管脚16B，经内部全波整流，输入乘法器，而控制IC2停振，以保护Q2、Q3不至被烧毁。

该实施例中的振荡频率限制电路，包括连接IC2第13管脚13B的R17和连接第5管脚5B的C15，可调整IC2振荡频率的高低限。

该实施例中的预热时间调整电路包括连接IC2第6管脚6B的R23和第7管脚的C14，可调整预热时间。

该实施例中的触发启动电路包括电阻R12、R24，电容C9、电感T3和双向二极管(SIDAC)D9，当刚接通电源时，通过R12、R24对C9充电，当C9充至200V时，D9迅速导通，电流经T3副边线圈和D9放电，在T3原边线圈上感应出一个3KV以上的高压脉冲，然后触发HID灯启动。灯启动后，电源不再对C9充电，触发管D9不再导通，完成了HID灯的点亮过程，灯启动后，有上述的半桥逆变振荡功率电路供电。

采用本实用新型的技术方案后，具有以下特点：

振荡信号由IC2提供，不交叠，有一个固定的死区时间，使功率管发热最小，且不易将功率管烧毁，从而提高了本电子线路的可靠性。

调光电路通过电路设计和对元器件的调整，使本实用新型的HID灯电路具有调光节能，且不增加功耗，可靠性高的特点，且其节能效果要比一般的电子整流器有明显提高。

采用输出回路取样，当电路异常时，由芯片经过逻辑分析，迅速停止振荡，从而能有效的保护功率管，防止意外烧毁，反应灵敏度高、控制精度高。

触发电路采用阻容触发，电路简单独特可靠。当电路起动时触发，一旦工作，触发电路即停止工作。但断电后又通电，又能可靠再次触发。

Claims (8)

1.一种可调光的高压气体放电灯电路，包括：

输入滤波电路，其输入与交流电源相连；

桥式整流电路，其输入与所述输入滤波电路的输出相连，进行整流；

输出电路，其输出与高压气体放电灯相连，为高压气体放电灯提供电能；

其特征在于，还包括，

有源功率因数校正电路，其输入与所述桥式整流电路的输出相连，控制输出功率；

半桥逆变振荡功率电路，其输入与所述有源功率因数校正电路的输出相连，其输出与所述输出电路相连，提供输出电能；

中央控制电路，其输入与所述输出电路相连，其输出与所述半桥逆变振荡功率电路相连，如输出电路信号出现异常，则控制所述半桥逆变振荡功率电路停止工作；

调光控制电路，其输出与所述中央控制电路相连，通过所述中央控制电路控制电路的输出功率；

触发启动电路，与所述输出电路相连，为高压气体放电灯的开启提供电能。

2.如权利要求1所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，所述有源功率因数校正电路，包括：

第一中央处理器；

电容，充电后可作为后续电路的电源；

分压电路，与所述第一中央处理器相连，提供分压；

降压滤波器，与所述第一中央处理器相连，为所述第一中央处理器提直流电源；

电子开关，与所述第一中央处理器相连，控制是否为所述电容充电；

振荡变压器，与所述第一中央处理器相连，通过所述中央处理器控制所述电子开关；

辅助电源电路，与所述第一中央处理器和所述振荡变压器相连，作为所述第一中央处理器的辅助电源。

3.如权力要求2所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，所述电子开关为一MOS管。

4.如权利要求1所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，所述半桥逆变振荡功率电路，包括：

第一逆变器，与所述中央控制电路相连，在所述中央控制电路的控制下在电压的正半周导通；

第二逆变器，与所述第一逆变器以及所述中央控制电路相连，在所述中央控制电路的控制下在电压的负半周导通；

隔直流电容。

5.如权利要求4所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，

所述第一逆变器为一MOS管；

所述第二逆变器为一MOS管；

两个MOS管串联。

6.如权利要求1所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，调光控制电路，包括一电阻和一电位器，所述电位器与所述中央控制电路相连，通过所述中央控制电路控制电路的输出功率。

7.如权利要求1所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，所述中央控制电路，包括：

第二中央处理器，其输入与所述电位器的输出相连，其输出与所述第一、第二逆变器相连；

过压保护电路，与所述输出电路和所述第二中央处理器相连，在出现过压时，所述过压保护电路通过所述第二中央处理器使电路停止工作；

容性模式保护电路，与所述输出电路和所述第二中央处理器相连，在高压气体放电灯无法点亮或灯电压过高时，所述容性模式保护电路通过所述第二中央处理器使电路停止工作；

过流保护电路，与所述输出电路和所述第二中央处理器相连，在出现过流时，所述过流保护电路通过所述第二中央处理器使电路停止工作。

振荡频率限制电路，限制所述第二中央处理器的振荡频率；

预热时间调整电路，调整电路的预热时间。

8.如权利要求7所述的可调光的高压气体放电灯电路，其特征在于，所述第二中央处理器为HY4501芯片。

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