專利名稱:用于氣體放電燈的交流/交流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈的控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電感式鎮(zhèn)流器體積大，效率低，頻閃現(xiàn)象明顯，要實(shí)現(xiàn)小型化、高效化、節(jié)能，最好的辦法是提高其工作頻率。從1994年美國通用電器公司推出被稱為“Genura”的第一只緊湊型無極燈開始，圍繞放電燈的發(fā)展和要求，對于高頻電子鎮(zhèn)流器設(shè)計技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的要求也在不斷提高。本發(fā)明人在《照明工程學(xué)報》(1999年3月，第10卷，第一期.P12)上提出了“用于無電極熒光燈的高頻電子鎮(zhèn)流器的研究”一文，介紹了主題裝置的基本原理，該鎮(zhèn)流器由殼體和電路裝置組成，其中電路裝置主要包括有濾波電路、整流電路、正反饋?zhàn)儞Q器、DC-AC變換器電路和匹配輸出電路。相對而言，其功率因素可以做得較高。為保證技術(shù)性能，正反饋?zhàn)儞Q器中采用了IC模塊電路，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，所以它的成本也比較高，而且這種情況帶有普遍性，故存在進(jìn)一步優(yōu)化的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提出一種經(jīng)過改進(jìn)的用于氣體放電燈的交流/交流變換器。利用慢升壓整流電路、無源濾波電路和定壓觸發(fā)電路的設(shè)置，從整體上簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，改善低壓安全啟動性能，進(jìn)一步提高工作的可靠性。
本發(fā)明從簡化電路入手著力解決氣體放電燈的交流/交流變換器安全啟動工作的問題，同時要滿足簡化結(jié)構(gòu)，降低成本的要求。
本發(fā)明裝置的用于氣體放電燈的交流/交流變換器，由其殼體和設(shè)在殼體腔內(nèi)的電路裝置組成，外接于輸出的負(fù)載線圈，其電路裝置包括一個輸入濾波電路，由雙線圈電感元件和跨接在它兩端的二個濾波電容組成，用于濾除輸入噪音和高頻干擾信號；一個橋式整流電路，用來將交流變成直流；一個由具有功率調(diào)整功能的逐流濾波電路構(gòu)成的無源濾波電路，具體由高頻濾波電容、低頻濾波電容和二極管元件組成，嵌接在直流供電電路中；一個半橋式變換器電路，主要由二個自激振蕩用的三極管、耦合變壓器T、電感線圈和電容元件組成，觸發(fā)電路的輸出端與耦合變壓器T相接，產(chǎn)生的高頻振蕩信號經(jīng)匹配輸送到耦合線圈，為燈負(fù)載提供高頻電磁場能量；其特征在于1)、在所說的橋式整流電路中還設(shè)有并接于整流二極管兩端的升壓電容，構(gòu)成為慢升壓整流電路，與輸入濾波電路的輸出端相接，用于輸出直流電壓；2)、一個定壓觸發(fā)電路，由分壓電阻、儲能電容和雙向觸發(fā)二極管組成，雙向觸發(fā)二極管的一端接在分壓電阻的中點(diǎn)，另一端接到耦合變壓器的T線圈上，分壓電阻的中點(diǎn)還接有連接到變換器電路裝置的一個三極管集電極的單向放電通路。
所說的慢升壓整流電路中的升壓電容的容量為無源濾波電路中低頻濾波電容容量的1/5～1/1000。
所說的分壓電阻的電源電壓接入端，接于變換器電路輸出負(fù)載線圈后面低位的外接端點(diǎn)上。
本發(fā)明具有以下的積極效果1)、實(shí)現(xiàn)了供電電源的高頻變換，為無電極放電燈工作提供了有效而又必要的高頻電磁場能量；2)、它保留了開關(guān)電源小型化、高效化的特點(diǎn)；3)、由于采用了升壓電容C3，將變換器在啟動工作前的直流電壓提升到預(yù)定的設(shè)計值，有效地配合了定壓觸發(fā)電路的設(shè)置，為變換器的安全啟動創(chuàng)造了條件，也使電路得到簡化，有利于降低成本；4)、定壓觸發(fā)電路的設(shè)置為變換器電路的安全啟動提供了可靠保證。相對而言，變換電路中的三極管得以降低耐壓要求。
5)、無源濾波電路有利于提高線路的功率因素，又能使線路的功率因素維持在較高的水平上。



圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電路原理框圖。
圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例之二。
圖4是圖3實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)方式。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖加以說明參見圖1，上述技術(shù)公開的無電極熒光燈高頻電子鎮(zhèn)流器的電路，是用于氣體放電燈的交流/交流變換器的一種形式。一般由輸入濾波電路、整流電路、變換器電路和匹配輸出電路組成，其中變換器電路部分采用了IC模塊電路進(jìn)行相位校正，因此功率因素值較高，該電路使輸出電路按照功率要求和零電壓開關(guān)工作的要求為熒光燈負(fù)載提供電磁埸能量。如圖中虛框所示I是輸入濾波電路，II是整流電路，III是正反饋?zhàn)儞Q器，IV是逆變器電路，V是LC匹配網(wǎng)絡(luò)電路，然后經(jīng)激勵線圈耦合到等離子體燈負(fù)載上。其實(shí)測的技術(shù)參數(shù)為輸入功率為125.6W，中心頻率為2.02MHZ，啟動時間＜0.5秒，功率因素為0.982，發(fā)光效率為58.31m/W，品質(zhì)良好，但變換電路中的IC模塊(MC34262)的使用使電路結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，其成本也明顯增加了。
圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。如圖示設(shè)在殼腔內(nèi)的電路裝置可分為五個部分(虛線框表示)，包括1)、一個輸入濾波電路，由電感元件L1和跨接在它兩端的濾波電容C1、C2組成，用于濾除輸入噪音和高頻干擾信號。輸入端外接交流電網(wǎng)，圖中FU為熔絲，R1為熱敏電阻，用作限流。2)、一個慢升壓整流電路，由橋路和并接于整流二極管上的升壓電容C3組成，與輸入濾波電路的輸出端相接，用于輸出直流工作電壓，由于所采用的升壓電容C3的容量較小，在放電燈啟動前，整流電路的輸出電壓較緩慢地上升，其最高值接近于輸入端交流電壓的
倍；而放電燈啟動工作后，整流電路的輸出電壓迅速下降，其電壓最高值維持在輸入端交流電壓的
倍左右，這就為低壓啟動創(chuàng)造了條件。升壓電容C3可以與任何一個整流二極管并接，也可以同時在其中某一對稱的二個橋臂上，設(shè)置升壓電容，分別與其整流二極管并接。3)、一個定壓觸發(fā)電路，由分壓電阻R2、R3，儲能電容C4和雙向觸發(fā)二極管ST組成，接在直流輸入電路中，其輸出端接往耦合變壓器的初級線圈上，也可以接到次級線圈上；為了保護(hù)雙向二極管，使它在啟動后不再產(chǎn)生第二次觸發(fā)，分壓電阻的中點(diǎn)接有連接到變換器電路裝置三極管VT2集電極的通路，通過二極管VD5單向?qū)ǚ烹姡蛔屗俚竭_(dá)觸發(fā)電壓額定值。慢升壓整流電路和定壓觸發(fā)電路的配合，解決了半橋式變換器電路的安全啟動問題。定壓觸發(fā)電路也可以其它帶自動復(fù)位控制的單次觸發(fā)電路或器件替代；4)、一個無源濾波電路，由高頻濾波電容C5，低頻濾波電容C6.、C7和二極管VD6、VD7、VD8組成，用于濾波和功率因素校正，嵌接在直流供電電路中。該電路屬于具有功率調(diào)整功能的逐流濾波電路；5)、一個半橋式變換器電路，主要山三極管VT1、VT2、耦合變壓器T、電感線圈L5、和電容C8、C9、C10組成，觸發(fā)電路的輸出端與耦合變壓器T相接，產(chǎn)生的高頻振蕩信號經(jīng)匹配輸送到負(fù)載線圈L6，為燈負(fù)載提供高頻電磁場能量。圖中二極管VD9、VD10、VD11、VD12，分別接在對應(yīng)的次級線圈L3、L4上，作雙向穩(wěn)壓之用。
以下簡述其工作過程電網(wǎng)電源從1、2兩端點(diǎn)接入，負(fù)載線圈L6接于3、4兩端點(diǎn)外接輸出。電源電壓先經(jīng)電感、電容低通濾波，消除輸入噪音和高頻干擾；再經(jīng)過慢升壓電路作橋式整流和無源濾波電路對輸入電流進(jìn)行濾波，并進(jìn)行功率因素校正(包括相位和波形)；然后在定壓觸發(fā)電路中，直流輸入電壓經(jīng)分壓電阻R2、R4分壓對儲能電容C4充電，當(dāng)C4兩端的電壓達(dá)到雙向觸發(fā)二極管ST的觸發(fā)電壓時，觸發(fā)管觸發(fā)工作；觸發(fā)電路導(dǎo)通后，使后面的變換器電路中的三極管VT1、VT2開始工作，產(chǎn)生高頻自激振蕩，由于三極管VT2的導(dǎo)通，使得由二極管VD5接往VT2集電極的放電通路隨著振蕩實(shí)現(xiàn)周期性的放電，使雙向觸發(fā)二極管ST的觸發(fā)端無法再次上升到額定的觸發(fā)電壓值，保證電路的穩(wěn)定工作。自激振蕩產(chǎn)生的高頻電流最后經(jīng)過由電感L5、電容C8、電容C9構(gòu)成的匹配輸出電路輸往負(fù)載線圈L6，為熒光燈負(fù)載提供工作用的電磁埸能量，供電離啟動和維持工作之用。
圖3給出了變換器電路的實(shí)施例，只是其觸發(fā)輸入端的連接方式略有不同。它保證自激振蕩的正常進(jìn)行，并保留定壓觸發(fā)電路的觸發(fā)特性。
圖4是在圖3實(shí)施例的基礎(chǔ)上將分壓電阻R2的電源電壓接入端接于輸出的負(fù)載線圈L6后面低位的外接端點(diǎn)4上。由于分壓電阻上的電源分壓改從輸出負(fù)載后面獲得，于是觸發(fā)電壓將受負(fù)載接入與否的制約，使其在負(fù)載斷開時，觸發(fā)電路和變換器均不工作，確保安全。
如圖2實(shí)施例的一例的技術(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)為輸入交流電壓為160V升壓電容C3＝1μF 分壓電阻R2＝2MΩ 分壓電阻R3＝240KΩ濾波電容C6＝C7＝150μF 儲能電容C4＝0.022μF雙向觸發(fā)二極管的觸發(fā)電壓VST＝32V 電容C8＝27P 電容C9＝470P電容C10＝3000P 電感L5＝20μH工作頻率為2.5MHZ輸出功率P＝125W功率因素 ＞0.9啟動時間 ＜1.0秒按照本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)組成原理和說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在其范圍內(nèi)設(shè)計出不同的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于氣體放電燈的交流/交流變換器，由其殼體和設(shè)在殼體腔內(nèi)的電路裝置組成，外接負(fù)載線圈(L6)，其電路裝置包括一個輸入濾波電路，由雙線圈電感元件(L1)和跨接在它兩端的濾波電容(C1、C2)組成，用于濾除輸入噪音和高頻干擾信號；一個橋式整流電路，用來將交流變成直流；一個由具有功率調(diào)整功能的逐流濾波電路構(gòu)成的無源濾波電路，具體由高頻濾波電容(C5)、低頻濾波電容(C6、C7)和二極管(VD6、VD7、VD8)組成，嵌接在直流供電電路中；一個半橋式變換器電路，主要由二個振蕩用的三極管(VT1、VT2)、耦合變壓器T、電感線圈(L5)和電容(C8、C9、C10)，以及燈負(fù)載耦合線圈(L6)組成，觸發(fā)電路的輸出端與耦合變壓器T相接，產(chǎn)生的高頻振蕩信號經(jīng)匹配輸送到負(fù)載線圈(L6)，為燈負(fù)載提供高頻電磁場能量；其特征在于1)、在所說的橋式整流電路中還設(shè)有并接于整流二極管上的升壓電容(C3)，構(gòu)成為慢升壓整流電路，與輸入濾波電路的輸出端相接，用于提升輸出電壓；2)、一個定壓觸發(fā)電路，由分壓電阻(R2、R3)、儲能電容(C4)和雙向觸發(fā)二極管(ST)組成，雙向觸發(fā)二極管(ST)的一端接在分壓電阻的中點(diǎn)，另一端接到耦合變壓器的T線圈上，分壓電阻的中點(diǎn)還接有連接到變換器電路裝置的一個三極管(VT2)集電極的單向放電通路。
2.如權(quán)利要求
1所述的用于氣體放電燈的交流/交流變換器，其特征在于所說的慢升壓電路中的升壓電容(C3)的容量為無源濾波電路中低頻濾波電容(C6或C7)容量的1/5～1/1000。
3.如權(quán)利要求
1所述的用于氣體放電燈的交流/交流變換器，其特征在于所說的分壓電阻(R2)的電源電壓接入端接于輸出的負(fù)載線圈(L6)后面的外接端點(diǎn)(4)上。
專利摘要
本發(fā)明屬于放電燈的控制裝置。它主要由殼體和設(shè)在殼體腔內(nèi)的電路裝置組成，其中包括輸入濾波電路，慢升壓整流電路，定壓觸發(fā)電路，無源濾波電路，半橋式變換輸出電路，有效地將電網(wǎng)交流變換成高頻交流，為燈負(fù)載提供工作電流。通過慢升壓和定壓觸發(fā)的電路設(shè)計，解決了低成本條件下變換電路的安全啟動問題，使電路裝置的結(jié)構(gòu)簡化，更加趨于合理。尤其適用于無電極熒光燈的高頻電子鎮(zhèn)流器的更新。
文檔編號H05B41/295GKCN1163108SQ00107128
公開日2004年8月18日 申請日期2000年4月20日
發(fā)明者任文華 申請人:許彐瓊, 任文華導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan