專利名稱：鎮(zhèn)流系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于燈的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，包括以下幾個部分一個AC-DC轉(zhuǎn)換器，用來將低頻交流電源電壓轉(zhuǎn)換成一個直流電壓，以及一個DC-AC轉(zhuǎn)換器，用來將直流電壓轉(zhuǎn)換成一個交流電壓。
這類鎮(zhèn)流系統(tǒng)從EP0323676中可獲得了解。一般地，DC-AC轉(zhuǎn)換器可以是一種整流器，如一個低頻切換的全橋電路。但DC-AC轉(zhuǎn)換器經(jīng)常采用一種半橋電路，它可以產(chǎn)生一個接近10KHz的燈電流。
電子整流燈(EBLs)已被廣泛采用。通常，EBL為一種放電燈，如熒光燈，它聯(lián)在電子鎮(zhèn)流電路(系統(tǒng))上，電子鎮(zhèn)流電路(系統(tǒng))把交流線電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流輸出電壓供燈運行，而且還利用燈電流反饋信號來調(diào)整燈的正弦波電流。
現(xiàn)參考附

圖1，此圖為常規(guī)電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)20的框圖，系統(tǒng)的電源從公用交流電線22獲得，例如，從住宅里的電線端子可獲得標準值為60Hz的電源。鎮(zhèn)流系統(tǒng)20包括一個EMI濾波器24，它將高頻噪聲從鎮(zhèn)流電路中濾去。從公用電線引來的交流電源由整流器26進行整流，以產(chǎn)生一個脈動的直流電輸出。從整流器26輸出的直流電由高頻功率因數(shù)校正(PFC)放大轉(zhuǎn)換器28進行濾波，得到一個脈動量大大減少的(即低含量的)平滑的直流電輸出。對于由整流器26輸出的脈動直流電，PFC放大轉(zhuǎn)換器28將其電流電壓相位差嵌至近乎零，由此可以得到一個接近于1的功率因數(shù)(pf)。通常，為滿足工業(yè)要求，氣體放電燈所引的電源線其功率因數(shù)至少為90％且諧波畸變不超過20％。此后，由PFC放大轉(zhuǎn)換器28產(chǎn)生的平滑直流電經(jīng)過高頻DC-AC變頻器30轉(zhuǎn)換成高頻的(如25～50KHz)交流電壓，供給燈32使其發(fā)光工作。由于系統(tǒng)的輸入電源頻率較低而輸出電源頻率較高，所以為了儲能，在PFC放大轉(zhuǎn)換器28中裝有電容器Ce，以此來平衡功率的輸入輸出。由變頻器30提供公用交流電線與負載燈之間的絕緣。利用控制電路A粗略地控制PFC放大轉(zhuǎn)換器28的直流電輸出，利用控制電路B來控制高頻DC-AC變頻器30的工作頻率，由此來調(diào)整供給燈32的輸出電源。
現(xiàn)參考附圖2，它用部分圖解和部分框圖講述了一種常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)的典型實施方案。其中整流器26為一種全橋整流器，由二極管D1-D4組成。PFC放大轉(zhuǎn)換器28包括一個與前向偏置二極管D串聯(lián)的電感L1，還有一個并聯(lián)于電路中的金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)開關Q?？刂齐娐稟接到一個電壓信號V及一個電流信號i，v和i分別表示整流器26的脈動直流輸出端的電壓值和電流值，這兩個信號接在控制電路A的第一和第二個輸入端子上，同時控制電路A還接到一個來自PFC放大轉(zhuǎn)換器28輸出端的反饋信號，將其接在第三個輸入端子上。控制電路A選擇性地改變ON占空比及/或開關Q的切換頻率，使得整流器26輸出的脈動直流電壓與電流波形相位保持一致，以此作出適當?shù)墓β室驍?shù)校正。
繼續(xù)參考附圖2，DC-AC變頻器30為一種高頻半橋DC-AC變頻器，其中有一個變壓器T將燈32同交流線電壓隔離開來。由DC-AC變頻器30產(chǎn)生的高頻交流電源經(jīng)過L-C諧振電路以正弦波電流的形式供給燈32，L-C諧振電路由電感Lr和電容Cr組成。控制電路B接到燈電流反饋信號，對其作出響應以控制DC-AC變頻器的MOSFET開關Q1與Q2的開關頻率，由此來調(diào)整流經(jīng)燈32的高頻交流電流。
由于熒光燈是一種高頻天線，為防止燈過量的EMI輻射，燈的電流頻率被限制在100KHz左右。典型地，氣體放電燈的工作頻率為50Khz。
上述常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)至少有一個主要的缺點。即，DC-AC變頻器的開關頻率受到上述燈電流頻率的限制。為限制DC-AC變頻器的開關頻率，需要設計一些磁元件(如電感器和隔離變壓器)以及其他一些電抗元件(如電容器)來滿足頻率＜50-100KHz，所以這些元件的尺寸與重量的最低限度還是比較大，因此這對鎮(zhèn)流系統(tǒng)的小型化起了很大的局限作用。
本發(fā)明的目的就是給燈提供了一種電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)，它含有AC-DC轉(zhuǎn)換器，克服了上述常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)的主要缺點。
因此根據(jù)本發(fā)明，本文開頭所述的鎮(zhèn)流系統(tǒng)特征在于AC-DC轉(zhuǎn)換器包括一種功率因數(shù)校正電路，由下面元件組成
電感器；與電感器相聯(lián)的二極管；第一個開關器，它同上述的二極管相連，用來控制流經(jīng)電感器的主流；與第一個開關器相連的電容器，以及連在第一個開關器上的第一個控制電路，該控制電路用來以高頻f輪流地控制第一個開關器通電與不通電，一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括以下部分與電容器相連的第二個開關器；一種高頻變壓器，包括有一次線圈和二次線圈，其一次線圈接在電容器上；與二次線圈相連的整流器，以及連在第一個開關器上的第二個控制電路，該控制電路用來以高頻f輪流控制第一個開關器的通電與不通電。
高頻變壓器為一種隔離變壓器。由于這種變壓器是DC-DC轉(zhuǎn)換器的一部分而且交流輸入電同負載燈之間已由變壓器隔離開，因此，AC-DC轉(zhuǎn)換器中的開關器開關頻率f可優(yōu)選地比燈電流頻率(及DC-AC變頻器開關頻率)大出許多，這樣，相對于常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)電感器、隔離變壓器、以及鎮(zhèn)流電路的電抗元件的尺寸與重量就可以大大減小了，而燈的EMI輻射也不會增加。在此，本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)可以認為是一種帶有隔離功率因數(shù)校正電路的雙頻率鎮(zhèn)流系統(tǒng)。
優(yōu)選地，第一個開關器包括第一對開關而第二個開關器則包含有第二對開關。
根據(jù)本發(fā)明，有種很好的鎮(zhèn)流系統(tǒng)實施方案，采用的元件很少，其中第二個開關器由第一個開關器構(gòu)成，而第二個控制電路則由第一個控制電路構(gòu)成。
為達到AC-DC轉(zhuǎn)換器的基本小型化，采用的高頻率f至少為DC-AC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓頻率的十倍，優(yōu)選地，取大于500KHz。
采取下面的實施方案可取得很好的效果，其中，功率因數(shù)校正電路包括一個高頻振蕩功率因數(shù)校正電路、一個半橋功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器或一個推拉功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器。
如果DC-AC轉(zhuǎn)換器采取高頻脈寬調(diào)制，則既可對AC-DC轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)小型化，也可對DC-AC轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)小型化，這種DC-AC轉(zhuǎn)換器包括第三個開關器，用來將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻電壓；第三個控制電路，它同第三個開關相連，用來產(chǎn)生一個控制信號以控制第三個開關器輪流導通與不導通，第三個控制電路包括有調(diào)制脈寬的裝置與解調(diào)高頻電壓的裝置，調(diào)制脈寬的裝置是以DC-AC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓頻率來調(diào)制第三個控制信號的脈寬的。
高頻電壓的頻率選得比較高。調(diào)制第三個控制信號就需要用交流電壓的頻率來進行調(diào)制。解調(diào)裝置將調(diào)制的高頻電壓轉(zhuǎn)變成交流電壓。既然第三個控制信號頻率可以選得比調(diào)制頻率(＝DC-AC轉(zhuǎn)換器生成交流電壓的頻率)大得多，那么DC-AC轉(zhuǎn)換器就可小型化為一個固定的尺寸。優(yōu)選地，第三個開關器包括第三對開關，高頻脈寬調(diào)制的DC-AC轉(zhuǎn)換器包括一種橋式電路。
參考附圖及其詳述，很容易就能明白本發(fā)明這樣和那樣的特性與優(yōu)點，其中圖1為常規(guī)電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)的框圖；圖2有些部分為圖解，有些為框圖，講述了圖1所示的常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)的一種典型實施方案；圖3為一種電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)的框圖，組成了本發(fā)明現(xiàn)行的優(yōu)選實施方案；圖4有些部分為圖解，有些為框圖，講述了圖3所示的本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的實現(xiàn)方法；圖5A-5D為一些圖解，它描述了高頻振蕩功率因數(shù)校正電路的連續(xù)工作過程，該校正電路為圖4所示，系本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的一部分；圖6為圖4所述的本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器等價電路；圖7為DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作波形圖，該轉(zhuǎn)換器為本發(fā)明優(yōu)選實施方案的鎮(zhèn)流系統(tǒng)中的DC-DC轉(zhuǎn)換器，如圖6所示；圖8部分是圖解，部分是框圖，講述了本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第一個選擇實施方案；圖9部分是圖解，部分是框圖，講述了本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第二個選擇實施方案；圖10部分是圖解，部分是框圖，講述了本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第二個選擇實施方案；圖11部分是圖解，部分是框圖，講述了圖10所示的本發(fā)明第三個選擇實施方案其鎮(zhèn)流系統(tǒng)的PWM DC-AC變頻器的第一種實施方案；圖12部分是圖解，部分是框圖，講述了附圖10所示的本發(fā)明第三個選擇實施方案其鎮(zhèn)流系統(tǒng)的PWM DC-AC變頻器的第二種實施方案；圖13為圖11所示的PWM DC-AC變頻器的第一種實施方案的工作波形；圖14為圖11所示的PWM DC-AC變頻器的第二種實施方案的工作波形。
圖15為BIBRED轉(zhuǎn)換器的圖解，該轉(zhuǎn)換器可用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)之中；圖16為高頻振蕩轉(zhuǎn)換器的圖解，它也可用于本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)之中。
現(xiàn)參考圖3，可以看到一種電子鎮(zhèn)流系統(tǒng)50的框圖，由它便組成了本發(fā)明現(xiàn)行的一種優(yōu)選實施方案。同上述常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)一樣，本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)50包括一個EMI濾波器52和一個整流器56，如一個半橋或全橋整流器。但是，常規(guī)鎮(zhèn)流系統(tǒng)采用的是無隔離的放大轉(zhuǎn)換器，而本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)采用的是高頻PFC轉(zhuǎn)換器58，其中帶有隔離變壓器(圖3沒有表示出來)將公用交流電線同燈60隔離開。儲能電容Ce并聯(lián)在PFC轉(zhuǎn)換器58的隔離變壓器一次側(cè)。隔離的PFC轉(zhuǎn)換器58輸出一個由控制電路A調(diào)整好的直流電壓。由高頻DC-AC變頻器62將調(diào)整好的直流電壓變換成高頻的交流電壓，高頻DC-AC變頻器62可采用標準的半橋或全橋DC-AC變頻器，或者半橋或全橋的PWMDC-AC變頻器。由DC-AC變頻器62產(chǎn)生的高頻交流電壓以正弦(交流)電流供給燈60，使其發(fā)光工作。控制電路B用來調(diào)整正弦燈電流。PFC轉(zhuǎn)換器58的開關頻率比DC-AC變頻器62的開關頻率高很多，而DC-AC變頻器62的開關頻率就是燈電流的頻率。在此，PFC轉(zhuǎn)換器58的開關頻率優(yōu)選地采用＞500KHz，而DC-AC變頻器62和燈電流頻率優(yōu)選地采用25～50KHz，這樣便可防止燈60過量的EMI輻射，采用上述確定的開關頻率數(shù)字將不會局限本發(fā)明的范圍。
現(xiàn)參考圖4，一部分是圖解，一部分是框圖，它講述了上述本發(fā)明現(xiàn)行優(yōu)選實施方案的典型實現(xiàn)方法。具體實現(xiàn)時，PFC轉(zhuǎn)換器58由高頻振蕩功率因數(shù)校正電路70和高頻DC-DC轉(zhuǎn)換器72組成。高頻振蕩功率因數(shù)校正電路70包括電感L1，二極管D1與D2，MOSFET開關Q1與Q2，儲能電容Ce。DC-DC轉(zhuǎn)換器72包括MOSFET開關Q1與Q2，電容C1與C2，變壓器T，由D3～D16組成的全橋整流器，電容C3與C4。DC-AC變頻器62是一種半橋變頻器，包括電容C3與C4，MOSFET開關Q3與Q4，一個由聯(lián)在燈60上的電感Lr與電容Cr組成的L-C振蕩電路。
現(xiàn)參考圖5A-5D，講述了高頻振蕩功率因數(shù)校正電路70的工作過程。首先具體參考附圖5A，當線電壓Vi為正值而開關Q1接通時，通過電感L1與二極管D1、開關Q1，線電壓Vi加在電感L1上。流經(jīng)L1的電流線性地自零升至正的峰值，能量便儲存在L1上。
現(xiàn)在具體參考圖5B，當線電壓Vi為正值且開關Q1斷開時，正的電感電流便經(jīng)過開關Q2內(nèi)的二極管76流至儲能電容Ce，由此把開關Q1接通時儲在電感L1上的能量轉(zhuǎn)移給電容Ce。經(jīng)過電感L1的電流線性地自正的峰值降至零。
現(xiàn)具體參考圖5C，當線電壓Vi為負值而開關Q2接通時，線電壓Vi通過二極管D2和開關Q2加在電感L1上。流經(jīng)L1的電流線性地自零升至正的峰值，能量便儲存在L1上。
現(xiàn)具體參考圖5D，當線電壓Vi為負值且開關Q2斷開時，負的電感電流便經(jīng)過開關Q1內(nèi)的二極管78流至儲能電容Ce，由此把開關Q2接通時儲在電感L1上的能量轉(zhuǎn)移給電容Ce。經(jīng)過電感L1的電流線性地自負的峰值降至零?；剡^頭來參考圖4，控制電路A收到一個來自DC-DC轉(zhuǎn)換器72輸出端的全波整流反饋信號，并對開關Q1與Q2的開關頻率進行調(diào)制，以此來校正功率因數(shù)。實現(xiàn)時，開關Q1與Q2以高頻率，如＞500KHz，占空比為50％進行開關切換，因此流經(jīng)電感L1的電流為連續(xù)導通模式(DCM)。流經(jīng)電感L1的電流高頻成分由EMI濾波器52進行濾波，產(chǎn)生的線電流為與線電壓同相的半正弦波。功率因數(shù)接近于1且總的諧波畸變很低。所以，輸入電源由調(diào)制MOSFET開關Q1與Q2的頻率來進行控制。
現(xiàn)參考附圖6，可看到DC-DC轉(zhuǎn)換器72的等效電路，其中二次側(cè)反映在一次側(cè)上，輸出用電壓源V0代替。由圖所示，變壓器T有兩漏電感L1k1和L1k2，以及磁感Lm。開關Q1接通之前，電流ilk2為負值。開關Q1接通后，變壓器T的一次側(cè)加上了一個正電壓Vi，而在變壓器T的二次側(cè)通過二極管D4與D6加上了一個負電壓V0。流經(jīng)L1k1的電流ilk1與流經(jīng)Lm的電流im均上升。當ilk1超過im的值后，流經(jīng)L1k2的電流ilk2(＝ilk1-im)變?yōu)檎登伊鬟^二極管D3與D5。當開關Q2接通時，工作過程同上述相似，但方向相反。工作波形如圖7所示。
為減少開關損失與開關噪音，DC-DC轉(zhuǎn)換器72可以設計為零壓切換。在此，對于由控制電路A產(chǎn)生并供給MOSFET開關Q1與Q2的占空比控制信號A1、A2，如果保持它們在一個死區(qū)時間內(nèi)不發(fā)生作用，那么開關Q1與Q2就可以在該死區(qū)時間內(nèi)進行切斷了。在死區(qū)時間內(nèi)，經(jīng)過漏感L1k1的電流ilk1對開關Q1與Q2的漏電電容Cds1與Cds2進行充電和放電。如果儲存于漏電感L1k1的能量不足完成對漏電電容Cds1與Cds2的充放電過程，那么儲于磁感的能量將繼續(xù)對它們進行充放電。可設計DC-DC轉(zhuǎn)換器72在超過滿負載和輸入電壓范圍的情況下進行零壓切換。
回過來參考圖4，由于PFC轉(zhuǎn)換器58已含有隔離變壓器，所以高頻半橋DC-AC變頻器62除了不含隔離變壓器外，其余部分同常規(guī)鎮(zhèn)流電流均一樣?？刂齐娐稡收到電流反饋信號并作出響應，對開關Q3與Q4的開關頻率進行調(diào)制，通過這種方式將正弦波燈電流均方根值調(diào)整為一個幾乎恒定不變的值。在優(yōu)選實施方案中，以高頻率，如25～50KHz，占空比為50％對開關Q3與Q4實行開關切換。因此，輸出電源由調(diào)制開關Q3與Q4的頻率而得到調(diào)整。假如L-C電路(Lr，Cr)的諧振頻率較DC-AC變頻器62的開關頻率低的話，為減少開關損耗和開關噪音，變頻器62可設計在零壓時進行切換操作。在此，對于由控制電路B產(chǎn)生并供給MOSFET開關Q3與Q4的占空比控制信號B1、B2，如果保持它們在一個死區(qū)時間內(nèi)不發(fā)生作用，那么開關Q3與Q4就可在該死區(qū)時間內(nèi)進行切斷了。
現(xiàn)參考圖8，該圖示出了本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第一種選擇實施方案，同圖4所示的現(xiàn)行優(yōu)選實施方案的典型實現(xiàn)方法相比，除了用高頻半橋PFC轉(zhuǎn)換器代替高頻振蕩PFC轉(zhuǎn)換器58外，其余部分兩者均是一樣的。半橋PFC轉(zhuǎn)換器80由一個半橋功率因數(shù)校正電路82和一個DC-DC轉(zhuǎn)換器84組成。半橋功率因數(shù)校正電路82包括一個由二極管D1～D4組成的全橋整流器、一個電感L1和二極管D5、MOSFET開關Q1與Q2以及儲能電容Ce。DC-DC轉(zhuǎn)換器84由以下部分組成MOSFET開關Q1與Q2。電容器C1與C2、變壓器T、一個由二極管D6-D9組成的全橋整流器、電容器C3與C4。
現(xiàn)參考附圖9，圖示為本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第二種選擇實施方案，同附圖4所示的現(xiàn)行優(yōu)選實施方案的典型實現(xiàn)方法相比，除了用高頻推拉PFC轉(zhuǎn)換器90代替高頻振蕩PFC轉(zhuǎn)換器58外，其余部分兩者均是一樣的。推拉PFC轉(zhuǎn)換器90由一個推拉功率因數(shù)校正電路92和一個DC-DC轉(zhuǎn)換器94組成。推拉功率因數(shù)校正電路92包括一個電感L1及二極管D5，它們串聯(lián)在N1點和變壓器T的一次線圈首端96之間，校正電路92還包括一個電感L2及二極管D6，它們串聯(lián)在N1點和變壓器T的一次線圈第二端98之間，且同電感L1和二極管D5并聯(lián)。結(jié)點N1和全橋整流器的輸出結(jié)點N2相聯(lián)，全橋整流器由二極管D1-D4組成。第一個MOSFET開關Q1聯(lián)結(jié)在變壓器T的一次線圈首端96和底部導電軌99之間，而第二個MOSFET開關Q2則聯(lián)結(jié)在變壓器T的一次線圈第二端98和底部導電軌99之間，且與第一個開關Q1并聯(lián)。儲能電容Ce連在變壓器T的中間抽頭100和底部導電軌99之間。本實施方案的鎮(zhèn)流系統(tǒng)其他元件同上述現(xiàn)行優(yōu)選實施方案的鎮(zhèn)流系統(tǒng)相應元件是相同的，因此不再對它進行敘述。
現(xiàn)參考附圖10，圖示為本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的第三種選擇實施方案，同附圖所示的現(xiàn)行優(yōu)選實施方案的典型實現(xiàn)方法相比，除了用高頻脈寬調(diào)制(PWM)的DC-AC變頻器110代替標準半橋DC-AC變頻器62外，其余部分兩者均是一樣的。(PWM)DC-AC變頻器110可以是一種半橋PWM變頻器，如附圖11所示，或者為附圖12所示的全橋PWM變頻器。半橋PWM變頻器工作方式如下所述。由控制電路B產(chǎn)生占空比控制信號B1、B2，其脈寬由一個較低頻率的信號(如25-50KHz的信號)進行調(diào)制，最后在a點和b點之間得到一個脈寬調(diào)制電壓Vab。該脈寬調(diào)制電壓Vab經(jīng)過由電感Lo和電容Co組成的L-C電路進行濾波，由此產(chǎn)生一個調(diào)好的、低頻的輸出電壓(如25-50KHz交流電壓)供給燈60。設計時，L-C濾波器的工作角頻率至少為調(diào)制頻率的十倍，如250KHz，以便大大減小L-C濾波器的尺寸。PWM變頻器110的開關頻率(即占空比控制信號B1、B2的頻率)至少為L-C濾波器的角頻率的十倍，如2.5MHz。在燈60的啟輝期間，調(diào)制頻率與L-C濾波器的角頻率同步，這樣，由于L-C電路的諧振，可獲得輸出高壓將燈60點燃。在燈60穩(wěn)態(tài)工作期間，為防止燈60過量的EMI輻射，調(diào)制頻率保持在25KHz。因此，控制電路B是通過控制電流振蕩模式來對燈電流進行調(diào)整的。半橋PWM DC-AC變頻器的工作波形如附圖13所示，全橋PWM DC-AC變頻器的工作波形如附圖14所示。
現(xiàn)參考附圖15，圖示為一個集成有反向整流器(buck converter)/能量儲存器/DC-DC轉(zhuǎn)換器的放大器(BIBRED轉(zhuǎn)換器)，它組成了聯(lián)合PFC/DC-DC轉(zhuǎn)換器(28，42)的一例典型實施方案。BIBRED轉(zhuǎn)換器包括一個電感50和一個高頻開關62(如MOSFET開關)，電感50同二極管52及儲能電容54串聯(lián)在整流器26與隔離變壓器60的一次線圈58首端56之間，高頻開關62聯(lián)結(jié)在點64與變壓器60的一次線圈58第二端66之間，點64介于二極管52與電容54之間。二極管70陽極接在變壓器60的二極線圈74首端72上，電容76聯(lián)結(jié)在二極管70陰極與二次線圈74的第二端78之間。L-C濾波器由電感77與電容75組成，電容75聯(lián)結(jié)在點65和變壓器60的二次線圈74首端72之間，點65介于電容75與二極管70之間。開關62的開關頻率與占空比由控制電路B控制，在BIBRED轉(zhuǎn)換器(28/42)的輸出端產(chǎn)生一個調(diào)整好的直流電流，開關頻率很高，如＞1MHz。
現(xiàn)參考附圖16，圖示為一種高頻振蕩轉(zhuǎn)換器，組成了聯(lián)合PFC/DC-DC轉(zhuǎn)換器(28，42)的另一例實施方案。高頻振蕩轉(zhuǎn)換器包括一個隔離變壓器80，變壓器80的一次線圈82和二次線圈84的中間都有一個抽頭。電感86聯(lián)結(jié)在整流器26與一次線圈82的首端88之間，而儲能電容90則聯(lián)結(jié)在一次線圈82的中間抽頭92與前向偏置二極管94的陽極之間，前向偏置二極管94連在一次線圈82的第二端96上。高頻開關97(如MOSFET開關)裝置在變壓器80的一次側(cè)。半橋整流器包括二極管98和100、一個包含電感102和電容104的L-C濾波電路，半橋整流器裝在變壓器80的二次側(cè)，其中電容104聯(lián)結(jié)在電感102和二次線圈84的中間抽頭106之間。開關97的開關頻率與占空比由控制電路B控制，以產(chǎn)生一個調(diào)整好的直流電流，開關頻率很高，如＞1Mhz。
本領域的技術人員容易理解，DC-DC轉(zhuǎn)換器42(或聯(lián)合PFC轉(zhuǎn)換器28/DC-DC轉(zhuǎn)換器42)可采用任何合適的零壓切換或軟切換技術來提高其工作或開關頻率，譬如，采用零電壓切換準諧振開關或零電流切換準諧振開關，和/或采用高精確的減震器電路(沒有用圖表示)，這樣就可以減小變壓器和其他電抗元件的尺寸大小。另外，可利用半橋或其它合適類型的整流器來代替全橋整流器。此外，如果輸入電源為直流電源，如電池，而不是從公用電線引入的交流電源，那么，整流器26和PFC轉(zhuǎn)換器可以省去。
權利要求
1.一種用于燈的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，包含有一個AC-DC轉(zhuǎn)換器，用來將低頻交流電源電壓轉(zhuǎn)換成一個直流電壓；一個DC-AC轉(zhuǎn)換器，用來將直流電壓轉(zhuǎn)換成一個交流電壓；其特征在于，AC-DC轉(zhuǎn)換器包含一個功率因數(shù)校正電路，由下部分組成電感器；與電感器相聯(lián)的二極管；第一個開關器，它同上述的二極管相連，用來控制流經(jīng)電感器的電流；與第一個開關器相連的電容器，以及連在第一個開關器上的第一個控制電路，該控制電路用來以高頻f輪流地控制第一個開關器的通電與不通電，一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括以下部分與電容器相連的第二個開關器；一種高頻變壓器，包括有一次線圈和二次線圈，其一次線圈接在所述電容器上；與所述二次線圈相連的整流器，以及連在第一個開關器上的第二個控制電路，該控制電路用來以高頻f輪流控制第一個開關器的通電與不通電。
2.根據(jù)權利要求1的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，所述第一個開關器包含第一對開關，而所述第二個開關器則包含第二對開關。
3.根據(jù)權利要求1或2的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，所述第二個開關器由所述第一個開關器組成，而所述第二個控制電路由所述第一個控制電路組成。
4.根據(jù)以上一個或多個權利要求的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，所述高頻f至少為該DC-AC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓頻率的十倍。
5.根據(jù)以上一個或多個權利要求的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，高頻f大于500KHz。
6.根據(jù)以上一個或多個權利要求的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，功率因數(shù)校正電路包括一種高頻振蕩功率因數(shù)校正電路。
7.根據(jù)權利要求1～5的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，功率因數(shù)校正電路包括一種半橋功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權利要求1～5的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，功率因數(shù)校正電路包括一種推拉功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器。
9.根據(jù)以上一個或多個權利要求的鎮(zhèn)流系統(tǒng)，其中，該DC-AC轉(zhuǎn)換器為一種高頻脈寬調(diào)制DC-AC轉(zhuǎn)換器，包括以下部分第三個開關器，用來將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻電壓；第三個控制電路，它同所述第三個開關相連，用來產(chǎn)生一個控制信號以控制所述第三個開關器輪流導通與不導通，所述第三個控制電路包括有調(diào)制脈寬的裝置，調(diào)制脈寬的裝置是以DC-AC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓頻率來調(diào)制所述第三個控制信號的脈寬的，以及解調(diào)所述高頻電壓的裝置。
10.根據(jù)權利要求9的鎮(zhèn)流裝置，其中，所述第三個開關器包含第三對開關而所述高頻脈寬調(diào)制的DC-AC轉(zhuǎn)換器包含有一個橋電路。
全文摘要
一種關于放電燈(如熒光燈)的AC－AC鎮(zhèn)流系統(tǒng),其中包括一個帶有隔離變壓器的PFC轉(zhuǎn)換器,以及一個連在隔離變壓器二次側(cè)的DC－AC變頻器。由于交流線電壓輸入同燈負載之間已由變壓器的PFC轉(zhuǎn)換器隔離開,所以PFC轉(zhuǎn)換器的開關頻率可優(yōu)選地比燈電流頻率(以及DC－AC變頻器的開關頻率)高出許多,由此可大大減小鎮(zhèn)流系統(tǒng)的尺寸與重量,而不會增加燈的EMI輻射。在此,本發(fā)明的鎮(zhèn)流系統(tǒng)可認為是一個帶隔離PFC轉(zhuǎn)換器的雙頻率鎮(zhèn)流系統(tǒng)。在本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的典型實施方案中,PFC轉(zhuǎn)換器包括一個DC－DC轉(zhuǎn)換器和一個裝在隔離變壓器一次側(cè)的高頻振蕩功率因數(shù)校正電路,而DC－AC變頻器則是一個標準的半橋或全橋的DC－AC變頻器。PFC轉(zhuǎn)換器包括第一個開關電路,而第一個控制電路是用來控制第一個開關電路運行的。具體地說,是第一個控制電路以第一個開關頻率控制第一個開關電路的運行。為校正功率因數(shù),第一個控制電路也用來調(diào)制第一個開關電路的開關頻率。DC－AC變頻器包括第二個開關電路,而第二個控制電路是用來控制第二開關電路運行的。具體地講,第二個控制電路以第二個開關頻率控制第二個開關電路的運行,其中第二個開關頻率比第一個開關頻率低出許多,如至少比第一個開關頻率低十倍。為調(diào)整正弦波燈電流,第二個控制電路也用來調(diào)制第二個正開關電路的開關頻率。文章的后面,公布了本發(fā)明鎮(zhèn)流系統(tǒng)的幾種選擇實施方案。
文檔編號H05B41/282GK1173962SQ96191840
公開日1998年2月18日 申請日期1996年11月22日 優(yōu)先權日1995年12月8日
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