CN2696270Y - 一种新型高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器 - Google Patents

Abstract

一种高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，包括电磁干扰滤波器，整流电路、逆变器、点火电路、检流电阻，是在整流电路和逆变器及检流电阻之间设置填谷式功率因数校正电路，在电磁干扰滤波电路和逆变电路之间设置控制电路，在填谷式功率因数校正电路和控制电路之间设置高频开关驱动电路，在电磁干扰滤波器的输入端与逆变器之间设置逆变驱动电路。本实用新型为灯管提供工频正弦电流，无频闪现象，功率因数高，运行时无声谐振发生，波峰因数小，结构简单，成本低，电路中的工频储能元件只有一个低电压等级的电解电容，有助于延长灯的寿命，从而使其工作更加可靠，具有较好的实用价值。

Description

一种新型高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器

技术领域

本实用新型涉及一种电子镇流器。

背景技术

高强度气体放电灯由于其高发光效率、长寿命得到了越来越广泛的应用。传统的电感式镇流器体积大且笨重，高频电子镇流器的应用满足了镇流器小型化的要求。但是，高强度气体放电灯在高频运行下(一般为几十kHz到几百kHz)具有的声谐振现象使得高频电子镇流器的应用受到了限制。声谐振发生时会引起灯电弧不稳，使得光输出不稳、闪烁、滚动，严重影响照明效果，这种现象在小功率高强度气体放电灯电子镇流器中尤其严重。低频点灯法是一种可靠的、易行的克服声谐振的方法，能彻底消除声谐振，已被业界广泛接受。目前最为常用的是低频方波点灯法。传统的三级低频方波电路由功率因数校正级、直流/直流变换级和产生低频方波的低频逆变级组成，该电路虽然可以有效的克服声谐振现象的发生，但由于电路由三级组成，存在着结构复杂、元器件多、成本高等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种两级填谷式工频点灯的，为灯管提供工频正弦电流的电子镇流器。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：一种高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，包括电磁干扰滤波器、整流电路、逆变器、点火电路，检流电阻，是在整流电路和逆变器及检流电阻之间设置填谷式功率因数校正电路，在电磁干扰滤波器和逆变器之间设置控制电路，在填谷式功率因数校正电路和控制电路之间设置高频开关驱动电路，在电磁干扰滤波器的输入端与逆变器之间设置逆变驱动电路。

所说填谷式功率因数校正电路是由二个电容、电感、变压器、开关管和三个二极管组成。所说控制电路是由恒功率控制环、乘法器、电流控制环和比较器依次连接构成；或者是由电流环控制电路、限压电路和比较器相连接构成。所说逆变驱动电路是由极性检测器和2个并立的驱动电路连接构成。

上述的开关管可以采用MOS管。

本实用新型是一种两级填谷式工频点灯的电子镇流器，为灯管提供工频正弦电流，无频闪现象，功率因数高，运行时无声谐振发生，波峰因数小，结构简单，成本低，整个电路中的工频储能元件只有一个低电压等级的电解电容，有助于延长灯的寿命，从而使整个电子镇流器工作更加可靠，有较好的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图；

图2是本实用新型主电路的一种电路实例示意图；

图3是带恒功率环控制电路的一种具体电路实例示意图；

图4是电流环控制电路的一种具体电路实例示意图；

图5是全桥逆变驱动电路的一种电路结构示意图

具体实施方式

参照图1，本实用新型包括一个电磁干扰滤波器1、全桥整流电路2、填谷式功率因数校正电路3、全桥逆变器4、给灯提供启动高压的点火电路5、控制电路6、高频开关驱动电路7、全桥逆变驱动电路8和检流电阻Rs。从灯负载检测到的灯电压，灯电流经过控制电路6，通过高频开关驱动电路7得到填谷式功率因数校正电路3的开关驱动信号。控制电路6有两种实施方式，一种是电流控制，控制简单，有较好的功率因数校正作用；另一种是带恒功率环的控制方法，在实现功率因数校正的同时使输出功率基本恒定。

图2所示为该电子镇流器主电路的一种电路实例。其中全桥整流电路2输出正端与二极管D₃阴极相接，输出负端接电解电容C₂的负端。填谷式功率因数校正电路3由电容C₁、C₂、电感L、变压器T、开关管S₁和二极管D₁、D₂、D₃组成。变压器T原边和副边的一端相连，并和电容C₁、C₂的一端连接，原边的另一端与开关管S₁的源级和二极管D₁的阴极连接，二极管D₁的阳极与电容C₁的另一端及电阻Rs的一端连接，二极管D₃的阴极与开关管S₁的漏级连接，阳极与电容C₂的另一端和二极管D₂的阴极连接，电感L的一端与二极管D₂的阳极连接，另一端与变压器T副边的另一端连接。全桥逆变器4由开关管S₂、S₃、S₄、S₅组成。

其工作方式分析如下，其中所说的填谷式功率因数校电路3由buck-boost变流器和填谷电路组成。和普通的buck-boost变流器不同，本实用新型中的buck-boost变流器的输出端电容C₁非常小(大约1uF左右，普通功率变流器的输出电容在几百uF左右)，故该变流器不能储存工频能量。因此该变流器向灯管提供的是一个整流后的工频正弦电流。但这会导致变流器输出电压过零时间较长(大约几毫秒)，从而引起灯的熄弧，再点火。填谷电路的应用则很好的解决了这个问题。填谷电路由变压器T副边、电感L、电解电容C₂和二极管D₂、D₃组成。变压器T副边电压经过二极管D₂整流后加在电解电容C₂上，二极管D₃的作用是避免经全桥整流电路2整流后的市电电压对电解电容C₂进行充电。电感L用于提高电子镇流器的功率因数。因此，只有在输入的市电电压大于电解电容C₂端电压时，电子镇流器由市电电压供电，而经全桥整流电路2整流后的市电电压小于电解电容C₂端电压时，则由储存在电解电容C₂中的能量对电子镇流器供电。在这种工作方式下，灯不会熄弧，有效地避免了再点火问题。本电路中电解电容C₂端压小于100V，因此整个电子镇流中的工频储能元件只有一个低电压等级的电解电容C₂，增强了电路的可靠性。填谷式功率因数校正器3的输出电流经全桥逆变电路4逆变后为灯管提供了工频正弦交流电流，因此灯管电流是一个良好的工频正弦电流，波峰因数低，有助于延长灯的寿命。

图3是带恒功率环的控制电路6的一种电路实例，由恒功率控制环9、乘法器M、电流控制环10和比较器comp1组成。恒功率控制环9包括运放opamp1、opamp2、电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和电容C₃。电流控制环10由运放opamp3、电阻R₆、电容C₄组成。主要作用是保证电子镇流器的恒功率输出以及实现功率因素校正的同时，还实现对灯电流的控制。图1中填谷式功率因数校正电路3的输出电压与输出电流检测信号的加权经过运放opamp1比例放大后由电阻R₅接到运放opamp2的负端，与其正端的功率参考信号V_ref相比较。经过运放opamp2输出的误差信号与经整流后的交流输入电压V_m作为乘法器M的输入，二者之积作为电流控制环10的参考信号，经过运放opamp3误差调节后其输出接到比较器comp1正端，通过与负端的高频锯齿波比较得到开关管S₁的驱动信号，经过高频开关驱动电路7就可驱动开关管S₁。由于恒功率控制环9时间常数远远大于电流控制环10时间常数，则恒功率控制环9输出可看作一常数，因此该控制方式在实现功率因数校正的同时也能控制输出电流，以克服灯的负阻特性。此外恒功率控制环9的使得电子镇流器的输出功率不会随着灯的特性的变化而变化，保证了灯的输出光效，增强了***的稳定性。

图4所示的是另一种闭环控制方式的电子镇流器电路实例，主电路部分与图2相同，控制电路6包括由电阻R₇、R₈、R₉、R₁₀组成的两个分压电路、电流环控制电路11、限压电路12和比较器comp2。市电经整流后的电压与检流电阻R_s1上的电压加权之和为零，所以输出电流i₀与检流电阻R_s1上电压成正比，则输出电流i₀与市电经整流后的电压成正比关系，因此填谷式功率因数校正电路3输出电流可控，克服了灯的负阻特性的影响，从而使电路能够正常工作。限压电路12是防止电子镇流器开路时填谷式功率因数校正电路3输出电压过高而损坏灯和电路。填谷式功率因数校正电路3输出电压经过电阻R₉，R₁₀分压后经过电阻R₁₃与电阻R₁₄相连并接到运放opamp5的负端，运放opamp5正端接地，电阻R₁₄另一端接直流电压源DC正端。正常工作时，填谷式功率因数校正电路3输出电压与直流电源DC端压的加权之和大于零，运放opamp5输出为低，通过二极管D₅与电路隔离，因此正常工作时运放opamp5不起作用，运放opamp4工作。当启动或负载开路时，填谷式功率因数校正电路3输出电压升高，运放opamp4输出为低，通过二极管D₄与电路隔离，运放opamp5起作用，根据运放虚短特性，填谷式功率因数校正电路3输出电压与直流电源DC端压加权之和不能小于零，从而起到了限制输出电压的作用。该控制方法简单，易于实现。

图5所示的是全桥逆变驱动电路8的一种电路结构图，市电经过以极性检测器13，输出极性相反的两路信号。经过驱动电路14后分别驱动开关管S₂、S₃、S₄、S₅。把全桥逆变的输入电流逆变为50Hz的正弦电流。使流过灯管的电流无直流成分，防止了灯的极化。

Claims (4)

1、一种高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，包括电磁干扰滤波器(1)、整流电路(2)、逆变器(4)、点火电路(5)，检流电阻(Rs)，其特征是：在整流电路(2)和逆变器(4)及检流电阻(Rs)之间设置填谷式功率因数校正电路(3)，在电磁干扰滤波器(1)和逆变器(4)之间设置填谷式功率因数校正电路(3)的控制电路(6)，在填谷式功率因数校正电路(3)和控制电路(6)之间设置高频开关驱动电路(7)，在电磁干扰滤波器(1)的输入端与逆变器(4)之间设置逆变驱动电路(8)。

2、根据权利要求1所述的高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，其特征是：所说填谷式功率因数校正电路(3)是由电容(C₁、C₂)、电感(L)、变压器(T)、开关管(S₁)和二极管(D₁、D₂、D₃)组成；变压器(T)原边和副边的一端相连，并和电容(C₁、C₂)的一端连接，原边的另一端与开关管(S₁)的源级和二极管(D₁)的阴极连接，二极管(D₁)的阳极与电容(C₁)的另一端连接，二极管(D₃)的阴极与开关管(S₁)的漏级连接，阳极与电容(C₂)的另一端和二极管(D₂)的阴极连接，电感(L)的一端与二极管(D₂)的阳极连接，另一端与变压器(T)副边的另一端连接。

3、根据权利要求1所述的高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，其特征是：所说控制电路(6)是由恒功率控制环(9)、乘法器(Mult)、电流控制环(10)和比较器(comp1)依次连接构成；或者是由电流环控制电路(11)、限压电路(12)和比较器(comp2)相连接构成。

4、根据权利要求1所述的高强度气体放电灯工频点灯电子镇流器，其特征是：所说逆变驱动电路(8)是由极性检测器(13)和2个并立的驱动电路(14)连接构成。

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