CN2636585Y - 高性能全数控调光电子镇流器 - Google Patents

Abstract

一种高性能全数控调光电子镇流器，涉及一种可调光的日光灯电子镇流器。该镇流器具有较高的可靠性，调光范围大，具有完善的保护功能，可对两只或多只荧光灯管线性、数控调光。其电路主要由高性能的EMC和EMI电磁兼容电路、整流滤波电路、极稳定的APFC有源功率因数校正电路、变频预热启动电路、半桥驱动及逆变电路、驱动及调光控制集成电路、可接受直流0～10V电平调光信号接口电路、调光信号隔离控制电路以及过低压、过高压、防雷击、灯管末期、灯管漏气、无灯保护电路等部分组成，该镇流器极大地提高了灯管的使用寿命。功率因素高，能耗低，调光时完全不会产生闪烁或卷云现象。调光信号输入的阻抗高，在集控方式下调光一致性好，极大地提高了产品与各种中央集控器的兼容性。

Description

高性能全数控调光电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及一种可调光的日光灯电子镇流器。

背景技术

现有的可调光电子镇流器普遍存在保护功能不够完善，只可对单管调光，不能良好的线性调光，在集控调光模式下造成一致性差，调光深度不够，发热量大，自身消耗大，兼容灯管性能差，不支持全数控调光，不能同时对两个灯管进行调光控制。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种高性能全数控调光电子镇流器，该镇流器具有较高的可靠性，调光范围大，具有完善的保护功能，可对两只或多只荧光灯管线性、数控调光。

本实用新型提供以下技术方案：一种高性能全数控调光电子镇流器，其电路主要由高性能的EMC和EMI电磁兼容电路、整流滤波电路、极稳定的APFC有源功率因数校正电路、变频预热启动电路、半桥驱动及逆变电路、驱动及调光控制集成电路、可接受直流0～10V电平调光信号接口电路、调光信号隔离控制电路以及过低压、过高压、防雷击、灯管末期、灯管漏气、无灯保护电路等部分组成，交流电源经防雷击保护电路后连接电磁兼容电路，再连接整流滤波电路，整流滤波电路的直流输出连接APFC有源功率因数校正电路，并经有源功率因数校正电路连接谐振电路的输入和驱动及调光控制集成电路的电源端，变频预热启动电路连接驱动及调光控制集成电路的振荡频率输入端，驱动及调光控制集成电路运放器的同向输入端连接调光隔离控制电路，半桥驱动及逆变电路的输出连接驱动及调光控制集成电路运放器的反向输入端，驱动及调光控制集成电路的半桥驱动使能端连接半桥驱动及逆变电路的输入，半桥驱动及逆变电路的输出连接谐振电路，外接0～10V直流电源经调光接口电路连接调光隔离控制电路，谐振电路的输出连接发光灯管，驱动及调光控制集成电路的高端MOSFET驱动和低端MOSFET驱动都连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路还连接有自举电路，调光隔离控制电路还经过保护电路连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路IC2内部结构主要包括控制电路和驱动电路。

所述EMC和EMI电磁兼容电路和整流滤波电路由变压器T1、整流桥D1、D2、D3、D4、电感L1以及电容C1、C3、C5组成，变压器T1的原边线圈和副边线圈一端连接电源接口，另一端连接整流滤波电路的整流桥输入端，在连接整流桥输入端的回路上串联连接有自动保护元件F1，并联连接有避雷元件ZNR1和电容C3，整流桥的输出并联连接滤波电容C1，电容C1的低电位端串联电感L1后并联连接电容C5，最后连接APFC有源功率因数校正电路，电容C1的高电位端分别经过分压电阻连接集成控制芯片IC1和驱动及调光控制集成电路的电源端。

所述APFC有源功率因数校正电路主要由集成控制芯片IC1、变压器T3、功率放大器Q1、电阻R3、R4、R5、二极管D6、D7、电容C7等组成，集成控制芯片IC1组成APFC有源功率因数校正电路的核心元件，变压器T3原边串联在整流滤波电路的输出端后，再连接功率放大器Q1的漏极，功率放大器Q1的栅极连接集成控制芯片IC1的控制端，功率放大器Q1的源极通过电阻R3连接整流滤波电路电感L1的输出端，功率放大器Q1的漏极，连接有两个并联连接的二极管D6、D7的正极，二极管的负极通过并联连接的电阻R5和电容C7连接整流滤波电路的低电位端，集成控制芯片内部有误差放大器、象限乘法器、逻辑电路、输出驱动器等电路。

所述调光接口电路的输入端连接直流电源，主要由隔离变压器T2和可调电阻VR1以及隔离变压器T2的嵌位电路组成，可调电阻VR1连接在隔离变压器T2的副边绕组，隔离变压器T2的原边连接由二极管D1、BD1、电阻BR1、电容BC1、BC2以及稳压管BZD1、BZD2组成的嵌位电路。

所述变频预热启动电路主要由电容BC12、BC13组成，预热时间电容BC12和预热频率电容BC13的一端分别连接在驱动及调光控制集成电路IC2的两个频率输入端，另一端连接在整流滤波电路的低电位输出端。

所述调光隔离控制电路主要由隔离变压器T2、功率放大器BQ2、稳压管BZD3、BZD4、电阻BR13、BR14、BR18等组成，功率放大器BQ2的射极输出端经过电阻BR18连接驱动及调光控制集成电路IC2运算放大器的同向输入端，功率放大器BQ2的集电极连接电源端。

所述半桥驱动及逆变电路主要由驱动及调光控制集成电路IC2、功率放大器Q2、Q3以及振荡变压器T4、T5、T6、T7和***电路等组成，驱动及调光控制集成电路IC2通过功率放大器Q2、Q3连接振荡变压器T4、T5、T6、T7，振荡变压器连接发光灯管，振荡变压器还连接驱动及调光控制集成电路的高端驱动检测端。

所述完善的保护电路主要由多个开关管BQ3、Q4、Q5以及相应的***电路组成。

本实用新型具备以下优点：灯管寿命长，功率因素高，能耗低，能同时启动和调节多个灯管，集控调光一致性好，其优点取决于其特色电路，由集成控制芯片IC1为核心组成的APFC有源功率因数校正电路，以及驱动及调光控制集成电路构成整个控制电路的核心，智能式变频预热电路，确保任意调光状态重新开灯启动，皆可以预热点灯，并根据调光变化情况予以适当补偿灯丝电流，有效的避免灯丝因调光变化受到伤害，大大提高了灯管的使用寿命，功率因素校正电路可耐电网电压波动30％以上，调光时完全不会产生闪烁或卷云现象，经隔离处理后的调光信号，经过调光隔离控制电路，使调光信号输入的阻抗增高，在集控方式下镇流器之间不会因为调光信号的问题造成调光一致性差，大提高了产品与各种中央集控器的兼容性。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理框图。

图2是本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

如图1所示，该高性能全数控调光电子镇流器，其电路主要由高性能的EMC和EMI电磁兼容电路、整流滤波电路、极稳定的APFC有源功率因数校正电路、变频预热启动电路、半桥驱动及逆变电路、驱动及调光控制集成电路、可接受直流0～10V电平调光信号接口电路、调光信号隔离控制电路以及过低压、过高压、防雷击、灯管末期、灯管漏气、无灯保护电路等部分组成，交流电源经防雷击保护电路后连接电磁兼容电路，再连接整流滤波电路，整流滤波电路的直流输出连接APFC有源功率因数校正电路，并经有源功率因数校正电路连接谐振电路的输入和驱动及调光控制集成电路的电源端，变频预热启动电路连接驱动及调光控制集成电路的振荡频率输入端，驱动及调光控制集成电路运放器的同向输入端连接调光隔离控制电路，半桥驱动及逆变电路的输出连接驱动及调光控制集成电路运放器的反向输入端，驱动及调光控制集成电路的半桥驱动使能端连接半桥驱动及逆变电路的输入，半桥驱动及逆变电路的输出连接谐振电路，外接0～10V直流电源经调光接口电路连接调光隔离控制电路，谐振电路的输出连接发光灯管，驱动及调光控制集成电路的高端MOSFET驱动和低端MOSFET驱动都连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路还连接有自举电路，调光隔离控制电路还经过保护电路连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路IC2内部结构主要包括控制电路和驱动电路。

如图2所示，EMC和EMI电磁兼容电路和整流滤波电路由变压器T1、整流桥D1、D2、D3、D4、电感L1以及电容C1、C3、C5组成，变压器T1的原边线圈和副边线圈一端连接电源接口，另一端连接整流滤波电路的整流桥输入端，在连接整流桥输入端的回路上串联连接有自动保护元件F1，并联连接有避雷元件ZNR1和电容C3，整流桥的输出并联连接滤波电容C1，电容C1的低电位端串联电感L1后并联连接电容C5，最后连接APFC有源功率因数校正电路，电容C1的高电位端分别经过分压电阻连接集成控制芯片IC1和驱动及调光控制集成电路的电源端。

APFC有源功率因数校正电路主要由集成控制芯片IC1、变压器T3、功率放大器Q1、电阻R3、R4、R5、二极管D6、D7、电容C7等组成，集成控制芯片IC1组成APFC有源功率因数校正电路的核心元件，变压器T3原边串联在整流滤波电路的输出端后，再连接功率放大器Q1的漏极，功率放大器Q1的栅极连接集成控制芯片IC1的控制端，功率放大器Q1的源极通过电阻R3连接整流滤波电路电感L1的输出端，功率放大器Q1的漏极，连接有两个并联连接的二极管D6、D7的正极，二极管的负极通过并联连接的电阻R5和电容C7连接整流滤波电路的低电位端，集成控制芯片内部有误差放大器、象限乘法器、逻辑电路、输出驱动器等电路。

调光接口电路的输入端连接直流电源，主要由隔离变压器T2和可调电阻VR1以及隔离变压器T2的嵌位电路组成，可调电阻VR1连接在隔离变压器T2的副边绕组，隔离变压器T2的原边连接由二极管D1、BD1、电阻BR1、电容BC1、BC2以及稳压管BZD1、BZD2组成的嵌位电路。

变频预热启动电路主要由电容BC12、BC13组成，预热时间电容BC12和预热频率电容BC13的一端分别连接在驱动及调光控制集成电路IC2的两个频率输入端，另一端连接在整流滤波电路的低电位输出端。

调光隔离控制电路主要由隔离变压器T2、功率放大器BQ2、稳压管BZD3、BZD4、电阻BR13、BR14、BR18等组成，功率放大器BQ2的射极输出端经过电阻BR18连接驱动及调光控制集成电路IC2运算放大器的同向输入端，功率放大器BQ2的集电极连接电源端。

半桥驱动及逆变电路主要由驱动及调光控制集成电路IC2、功率放大器Q2、Q3以及振荡变压器T4、T5、T6、T7和***电路等组成，驱动及调光控制集成电路IC2通过功率放大器Q2、Q3连接振荡变压器T4、T5、T6、T7，振荡变压器连接发光灯管，振荡变压器还连接驱动及调光控制集成电路的高端驱动检测端。

完善的保护电路主要由多个开关管BQ3、Q4、Q5以及相应的***电路组成。

以下对本实用新型的工作原理进行分步解释说明。

驱动及调光控制集成电路IC2各功能管脚简要介绍如下：

IC2-1 CPRE灯丝预热和频率偏移时间设定；

IC2-1 REPE最大振荡频率设定；

IC2-3 CF振荡频率设定；

IC2-4 RING最低振荡频率设定；

IC2-5 Opout内部运算放大器输出(Out of the operationalamplifier)；

IC2-6 Opin-内部运算放大器反向输入端(Inverting Input of theoperational amplifier)；

IC2-7 Opin+内部运算放大器同向输入端(Non Inverting Inputof the operational amplifier)；

IC2-8 EN1半桥驱动使能端(Half bridge enable)；

IC2-9 EN2半桥驱动使能端(Half bridge enable)；

IC2-10 GND集成电路GROUND；

IC2-11 LVG低端MOSFET驱动；

IC2-12 Vs电源供应；

IC2-13 N.c.空脚；

IC2-14 OUT高端驱动检测；

IC2-15 HVG高端MOSFET驱动

IC2-16 Vboot自举电路。

其工作过程如下：

220V的交流电网电压由J1的1脚和2脚输入，经T1、C3、D2、D3、D4、D5、C1、L1、C5之后将平滑直流电加于由IC1、T3、Q1、D6、D7、C7为中心元件组成的APFC电路，输出功率为80W，在C7两端的输出恒定直流电压为400V，输入电源电流总谐波含量低于10％(奇数谐波符合中国GB/T15144-94、GB17625.1-1998)，线路功率因数高于0.99。电磁干扰EMI/EMC符合中国强制认证(CCC)GB17743-1999《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》，GB17625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值设备每相输入电流＜16A》规定，并符合美国FCC PART18 CLASS A及欧洲CISPR15规定。

IC2及其***元件组成半桥逆变式、串联谐振电路。IC1和IC2的启动电路主要由BR6、BR7、BR8、BR9、C9、BD10、BD9、BD8、R6、R8、ZD1、C6、C11组成。IC1和IC2的电源采用分开处理，且由于IC2的12脚(Vs)导通电压低于IC1，所以在电子镇流器通电后IC2首先启动，在IC2启动之后IC1在启动。当电子镇流器进入正常工作状态时，IC2的14脚上的高频方波脉冲电压经C9、BD9、BD8、BD10、ZD1、C11、C6整流滤波后，施加于IC2的12脚和IC1的8脚，为IC1和IC2提供工作电源电压。

调光电子镇流器对荧光灯的启动分三个步骤，即灯阴极预热、点火和灯正常点燃。IC2输出灯丝预热频率由BR21的BC13决定，预热电流通过灯丝，对灯丝预热，但不在灯管两端产生足够高的电压使灯点火。灯丝的预热时间由BC12决定。当预热时间结束后，天关频率由过度期转入正常工作频率，正常工作的频率由BR24和BC13决定。在开关频率偏移期间，以T4、T5、C15、C16、T7、T6、C17、C18元件为主组成的谐振电路，产生足够高的电压脉冲将灯启动。

通过变化IC2内容的电压控制振荡器(VCO)的振荡频率可以实现对灯电流的控制。

以T2、BQ2为主的，所述之可接受直流(DC)0～10V电平调光信号接口电路，其DC0～10V直流电平通过J1的4、5脚输入，经内部处理电路后施加于T2的初级，在T2的次级得到经隔离处理后的调光信号。经此电路处理后，本高性能全数控调光电子镇流器的调光信号输入的阻抗增高，在集控方式下镇流器之间不会因为调光信号的问题造成调光一致性差，大提高了产品与各种中央集控器的兼容性。

IC2的7脚(Opin+)内部运算放大器同向输入端，该脚的电压通过输入的DC0～10V直流电平信号经转换后控制BQ2导通深度，从而调整来自ZD1负极的电压，以BR18、BRE8与BR19、BR20为主组成的分压回路获得。半桥驱动电路中低MOSFET的Q3的源极电阻R9用作检测源极电流，并将电流转换为电压信号经R25通过IC2的6脚(Opin-)输入内部运算放大器反向输入端。IC2的5脚内部运算放大器的输出端通过BD1和BR22与IC2的4脚(RING)。在灯点火之前，IC2的6脚上的电压一直处于低电平，IC2的7脚上的电压值保持在原理分压回路的电压上，所以，IC2的5脚内部运算放大器的输出端输出高电平。随着灯预热之后的点火，R9两端的平均电压增加，运算放大器则履行灯在正常驻点燃期间对灯电流的闭环控制作用。DC0~10V直流电平信号大小的改变，连锁反应的IC2的7脚电压变化，平均灯电流的大小得到调整，从而控制输出功率和灯光强度。

输入过高压保护电路及防雷击电路由F1、ZNR1、C1、C2组成。

半桥驱动部份输出过高压，过低压、过电流保护主要由IC2、BC25、BR32、BD13、ZD2、Q5、Q4、BQ3、BR35、BR36、BR37、BD14、T6、D8、D9组成。

灯丝电流补偿电路主要由T6、CD10、CD11、CD12、CD13、R10、R11、BR46、BR47、BR48、BR49等元件组成。

由各种特殊电路组成的本高性能全数控调光电子镇流器，采用智能式变频预热电路，确保任意调光状态重新开灯启动，皆可以预热点灯，并根据调光变化情况予以适当补偿灯丝电流，有效的避免灯丝因调光变化受到伤害，大大提高了灯管的使用寿命。采用数控驱动集成电路设计，使全电子式数控化电子镇流器光输出恒定(Constant LightOutput)，整个***具有超高效率(输出功率/输入功率)，230V机型高达90％～93％，电子镇流器自身功耗相当低。全亮光输出比为100％。

主动功率因素校正电路可耐电网电压波动30％以上，调光时完全不会产生闪烁或卷云现象。调光范围100％～3％，T8系列灯管可达1％或T5灯管、TCL灯管、CFL灯管调光至1％。低噪音符合UL935 SoundRating Class A标准。镇流器与灯管构成串联回路，工作频率为40KHz86KH，避免家电制品使用29KHz～39KHz红外线遥控频率带。最高亮度的功率因素Power Factor＞0.98，最低亮度功率因素仍＞0.95，高于各国安规高功率标准的要求。最高亮度的总谐波THD＜10％，最低亮度的总谐波＜15％，奇数谐波符合中国GB/T15144-94、GB17625.1-1998、欧洲EN61000-3-2、EN60929及美国ANSIC82.11之标准。电磁干扰EMI/EMC符合美国FCC PART18 CLASS A及欧洲CISPR 15规定，并符合中国强制认证(CCC)GB17743-1999《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》，GB17625.1-1998《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值设备每相输入电流＜16A》。灯管电流波峰率CF值＜1.6，灯管不易黑化。开路电压小于50V，具有AUTO RESET功能。开关测试次数高达100,000次。完善的灯管保护电路过高压、过低压、灯管末期、灯管漏气、空载、突波及雷击保护。

Claims (6)

1.一种高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：其电路主要由高性能的EMC和EMI电磁兼容电路、整流滤波电路、极稳定的APFC有源功率因数校正电路、变频预热启动电路、半桥驱动及逆变电路、驱动及调光控制集成电路、可接受直流0～10V电平调光信号接口电路、调光信号隔离控制电路以及过低压、过高压、防雷击、灯管末期、灯管漏气、无灯保护电路等部分组成，交流电源经防雷击保护电路后连接电磁兼容电路，再连接整流滤波电路，整流滤波电路的直流输出连接APFC有源功率因数校正电路，并经有源功率因数校正电路连接谐振电路的输入和驱动及调光控制集成电路的电源端，变频预热启动电路连接驱动及调光控制集成电路的振荡频率输入端，驱动及调光控制集成电路运放器的同向输入端连接调光隔离控制电路，半桥驱动及逆变电路的输出连接驱动及调光控制集成电路运放器的反向输入端，驱动及调光控制集成电路的半桥驱动使能端连接半桥驱动及逆变电路的输入，半桥驱动及逆变电路的输出连接谐振电路，外接0～10V直流电源经调光接口电路连接调光隔离控制电路，谐振电路的输出连接发光灯管，驱动及调光控制集成电路的高端MOSFET驱动和低端MOSFET驱动都连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路还连接有自举电路，调光隔离控制电路还经过保护电路连接谐振电路，驱动及调光控制集成电路(IC2)内部结构主要包括控制电路和驱动电路。

2.如权利要求1所述的高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：所述调光接口电路的输入端连接直流电源，主要由隔离变压器(T2)和可调电阻(VR1)以及隔离变压器(T2)的嵌位电路组成，可调电阻(VR1)连接在隔离变压器(T2)的副边绕组，隔离变压器(T2)的原边连接由二极管(D1、BD1)、电阻(BR1)、电容(BC1、BC2)以及稳压管(BZD1、BZD2)组成的嵌位电路。

5.如权利要求1所述的高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：所述变频预热启动电路主要由电容(BC12、BC13)组成，预热时间电容(BC12)和预热频率电容(BC13)的一端分别连接在驱动及调光控制集成电路(IC2)的两个频率输入端，另一端连接在整流滤波电路的低电位输出端。

6.如权利要求1所述的高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：所述调光隔离控制电路主要由隔离变压器(T2)、功率放大器(BQ2)、稳压管(BZD3、BZD4)、电阻(BR13、BR14、BR18)等组成，功率放大器(BQ2)的射极输出端经过电阻(BR18)连接驱动及调光控制集成电路(IC2)运算放大器的同向输入端，功率放大器(BQ2)的集电极连接电源端。

7.如权利要求1所述的高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：所述半桥驱动及逆变电路主要由驱动及调光控制集成电路(IC2)、功率放大器(Q2、Q3)以及振荡变压器(T4、T5、T6、T7)和***电路等组成，驱动及调光控制集成电路(IC2)通过功率放大器(Q2、Q3)连接振荡变压器(T4、T5、T6、T7)，振荡变压器连接发光灯管，振荡变压器还连接驱动及调光控制集成电路的高端驱动检测端。

8.如权利要求1所述的高性能全数控调光电子镇流器，其特征在于：所述完善的保护电路主要由多个开关管(BQ3、Q4、Q5)以及相应的***电路组成。

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