濾波電路、具有該濾波電路的無極燈鎮流器及無極燈的製作方法

2024-03-08 12:40:15

專利名稱：濾波電路、具有該濾波電路的無極燈鎮流器及無極燈的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明領域，更具體地涉及一種用於高頻無極燈的鎮流器及其濾 波電路。
背景技術：
眾所周知，在愛迪生1879年發明碳絲白熾燈之後，照明技術便進入一個嶄 新的時代。回顧20世紀的照明史，滷鎢燈、螢光燈、高壓汞燈、金滷燈、緊湊 螢光燈等新光源層出不窮。然而，為21世紀"綠色照明，，領域一枝獨秀的高頻 無極燈，以其高光效、高顯色性、壽命長、無光閃、節能環保、防震、極少維 護的特點，走進我們的日常生活。
高頻無極燈是採用螢光燈氣體放電和高頻電磁感應兩個原理結合的一種新 型光源。現有的高頻無極燈主要由鎮流器、耦合器和塗有三基色螢光粉的燈泡 三部分組成，其工作原理是在輸入一定範圍的電源電壓後，鎮流器產生高頻 電能送給耦合器(燈泡中心部位的感應線圈)，使燈泡內的氣體雪崩電離形成等 離子體，等離子體受激原子返回基態時自發輻射出254nm的紫外線，燈泡內壁的
螢光粉受紫外線激發而發出可見光。
可見，高頻無極燈相對於常規電光源利用電能通過燈絲進入燈泡轉換為光 能，高頻無極燈沒有燈絲或電極，不會因為燈絲或電極材料的化學性質而受到 限制，從而從根本上降低了光衰，提高了發光效率和壽命。而且高頻無極燈可 以在瞬間啟動，達到全部光輸出，不會因為多次開關後產生光衰退現象，所以 壽命可達數萬小時。
然而，高頻無極燈也存在不足之處高頻無極燈電源的核心部分是一個DC /AC逆變器，它產生2.65MHz的高頻功率用以點亮氣體放電燈泡，由此會帶來電磁幹擾(EMI)和抗幹擾(EMS)等問題，使電路本身對周圍電網產生幹擾。因此， 高頻無極燈的鎮流器包含濾波器，濾波器有兩種作用其一，防止燈電源噪聲 竄入電力網，幹擾其他用電設備；其二，可阻止電力網中的噪聲輸入燈電源， 影響燈的正常工作。
現有技術中高頻無極燈的濾波器一般是由電感和電容組成的兩級式電源濾 波網絡，這種兩級式電源濾波器能基本減少電路中的差模幹擾和共模幹擾(差模 千擾和共模幹擾為電磁幹擾的主要兩大類)，但並不充分抑制和濾除；而且，這 種濾波器通常使用獨立電感，容易產生異音，安裝麻煩且容易對整個電路工作 的穩定性造成影響。
因此，有必要提供一種使其濾波電路能更有效地濾除電網上來的電磁幹擾 及限制電源本身電磁幹擾的高頻無極燈鎮流器來克服上述缺陷。

發明內容
本發明的目的是提供一種濾波電路，該濾波電路結構功效高，能同時起到 抑制電路中差模幹擾和共模幹擾的作用，能有效地防止電網與工作電路的相互 幹擾。
本發明的另一目的是提供一種可用於高頻無極燈的鎮流器，具有結構簡單 和功效高的濾波電路，能同時起到抑制電路中差模幹擾和共模幹擾的作用，並 更有效地防止電網與工作電路的相互幹擾。
本發明的再一目的是提供一種高頻無極燈，具有結構簡單和功效高的濾波 電路的鎮流器裝置，該濾波電路能同時起到抑制電路中差模幹擾和共模幹擾的 作用，並更有效地防止電網與工作電^各的相互幹^lt。該高頻無^L燈可普遍應用 在照明領域。
為實現本實用新型的上述目的，本發明採用如下技術方案 一種濾波電路， 共模扼流圈、差模電容和共模電容，所述差模電容包括第一、第二、第三、第 四差模電容，所述第一、第二、第三、第四差模電容依序並聯至交流電壓輸入 端；所述共模扼流圈包括第一、第二、第三共模扼流圈，所述第一、第二、第三共模扼流圈分別耦接至所述第 一與第二差模電容之間、第二與第三差模電容
之間、第三和第四差模電容之間；所述共模電容包括第一、第二、第三和第四 共模電容，所述第 一和第二共模電容連接在所述第 一共模扼流圈的兩輸入端點 與地線之間，所述第三和第四共模電容連接在所述第三共模扼流圏的兩輸入端 與地線之間。
較佳地，所述濾波電路還包括一洩放電阻，所述洩放電阻並聯在一個所述 差才莫電容的兩端。
較佳地，所述濾波電路還包括一防雷管，所述防雷管耦接在所述第一共模 扼流圈與交流電壓輸入端之間。
本發明提供的一種鎮流器，可用於高頻無極燈，包括濾波電路、整流電路、 功率因數校正電路和高頻逆變電路，濾波電路連接在外部電源與整流電路之間， 用以處理電磁傳導幹擾信號，所述功率因數校正電路與所述整流電路連接，用 於獲得高功率因數的直流信號後經由高頻逆變電路產生高頻交流信號點亮無極 燈，其特徵在於，所述濾波電路包括共模扼流圏、差模電容和共模電容，所述 差模電容包括第一、第二、第三、第四差模電容，所述第一、第二、第三、第 四差模電容依序並聯至交流電壓輸入端；所述共模扼流圈包括第一、第二、第 三共模扼流圏，所述第一、第二、第三共模扼流圈分別耦接至所述第一與第二 差模電容之間、第二與第三差模電容之間、第三和第四差模電容之間；所述共 模電容包括第一、第二、第三和第四共模電容，所述第一和第二共模電容連接 在所述第一共模扼流圏的兩輸入端與地線之間，所述第三和第四共模電容連接 在所述第三共模扼流圈的兩輸入端與地線之間。
較佳地，所述濾波電路還包括一洩》丈電阻，所述洩放電阻並耳關在一個所述 差才莫電容的兩端。
較佳地，所述功率因數校正電路由功率因數控制器、場效應管、升壓電感、 整流二極體、儲能平波電容及反饋環路組成，所述整流二極體的陽極分別與所 述升壓電感及所述場效應管漏極相接，所述場效應管的柵極與所述功率因數控 制器相接。本發明提供的一種高頻無極燈，包括鎮流器、耦合器和燈管，所述鎮流器 包括濾波電路、整流電路、功率因數校正電路和高頻逆變電路，濾波電路連接 在外部電源與整流電路之間，用以處理電磁幹擾信號，所述功率因數校正電路 連接在所述整流電路與所述高頻逆變電路之間，經高頻逆變電路產生的高頻交 流信號通過所述耦合器點亮所述燈泡，其特徵在於，所述濾波電路包括共模扼 流圈、差模電容和共模電容，所述差模電容包括第一、第二、第三、第四差模
電容，所述第一、第二、第三、第四差模電容依序並聯至交流電壓輸入端；所 述共沖莫扼流圈包括第一、第二、第三共才莫扼流圈，所述第一、第二、第三共衝莫 扼流圈分別耦接至所述第一與第二差模電容之間、第二與第三差模電容之間、 第三和第四差模電容之間；所述共模電容包括第一、第二、第三和第四共模電
容，所述第一和第二共模電容連接在所述第一共模扼流圈的兩輸入端與地線之 間，所述第三和第四共模電容連接在所述第三共模扼流圏的兩輸入端與地線之 間。
與現有技術相比，本發明的高頻無極燈及其濾波電路採用共模扼流圈和其 自身存在的漏感及電容元件組成差模濾波電路和共模濾波電路，能同時有效的 起到抑制差模幹擾及共模幹擾的作用，有效地防止電路噪聲竄入電力網而幹擾 其他設備，也能有效地抑制和濾除市電對產品的幹擾，避免影響同一電磁環境 下其他設備的正常工作，結構簡單功效高。因此本發明的高頻無極燈可普遍應 用在照明領域，實現更可靠綠色照明。
通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋 本發明的實施例。


圖1為本發明高頻無極燈的一個實施例的原理框圖。
圖2為本發明鎮流器的局部工作原理圖。 圖3為本發明濾波電路的工作原理圖。
具體實施例方式
現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元 件。如上所述，本發明提供了一種高頻無極燈鎮流器及其濾波電路，其濾波電 路結構簡單，功效高，能同時起到抑制電路中差模幹擾和共模幹擾的作用，並 更有效地防止電網與工作電路的相互幹擾。
圖l至圖3展示了本發明的一種高頻無極燈的一個實施例。首先請參考圖1, 為本發明高頻無極燈的原理框圖。所述高頻無極燈包括鎮流器100、耦合器200 和泡體300。所述鎮流器100包括濾波電路111、整流電路112、功率因數校正 電路113、高頻逆變電路120、驅動電路131和保護電路132，電源信號經所述 濾波電路111濾波後傳遞給整流電路112，經整流後送所述功率因數校正電路113 獲得較穩定的高壓直流電源，所述直流源經過由所述驅動電路131控制的高頻 逆變電路120產生高頻交流信號通過耦合器200點亮所述泡體300。所述保護電 路132的輸入端連接所述高頻逆變電路120,以檢測燈管300的工作狀況，輸出 端連接所述驅動保護電路131，當出現異常情況時控制所述高頻逆變電路120停 止工作。所述保護電路132包括短路保護、開路保護等保護模式。為了降低制 造成本以及簡化電路設計，可採用單片機，將所述驅動電路131和保護電路132 集成於一個模塊中，組成驅動保護電路130。由所述濾波電路111、整流電路112、 功率因數校正電路113組合為所述鎮流器100的準直流電源電路110，用於將交 流輸入變換為含一定脈動的的直流輸出。下面將詳細闡述所述準直流電源電路 110的工作原理。
參考圖2，下面詳細描述本發明鎮流器的部分工作原理圖。電源接通後，電 源信號先經所述濾波電路111進行濾波，所述濾波電路111包括由共才莫扼流圏的 漏感和差模濾波電容組成的差模濾波電路以及由共模扼流圈和共模濾波電容組 成的共模濾波電路，電源信號經過所述濾波電路lll，其本身產生的幹擾信號能 夠被很好的抑制作用。經EMI濾波器後的電源通過橋式全波整流元件DB1電容 C6組成的整流電路112,經所述整流電路112整流後，電源信號由原來的交流市電轉換成直流脈動電源；最後所述直流脈動電源進入功率因數校正電路113 進行校正，從而獲得穩定的高壓直流電源。本實施例的功率因數控制器可為 MC33262或相似APFC控制晶片。MC33262通過對輸入輸出條件及電感電流是 否過零4全測來控制MOSFET管的通斷，以達到產品工作在高PF值，使產品產 生儘量低的諧波，以滿足IEC61000-3-2相應條款的要求，以降低產品對市電的 無功損耗。由於MC33262的控制作用，使得輸入電流相位及波形緊跟隨輸入電 壓而變化，呈平滑的正弦波，使線路功率因數高於0.98。
具體地，參考圖2，該功率因數校正電路113主要由功率因數控制器IC芯 片MC33262 、 M0SFET管Q1 、升壓電感T4 、超高速整流二極體D2 、儲能 平波電容C7及反饋環路組成。在Q1導通時，超高速整流二極體D2截止，儲 能平波電容C7向負載供電.當Q1關斷時，升壓電感T4為維持其電流使超高 速整流二極體D2導通，T4中的儲能經D2對儲能平波電容C7充電，並同時 為後面電路提供能量。由於Q1和D2交替導通，以達到對產品PF值和諧波有 效調節。本電路採用雙環反饋控制方案。內環反饋的作用是將全波整流輸出直 流脈動電壓通過R2和RIO組成的電阻分壓器取樣輸入到MC33262第3腳， 以控制通過變壓器T4的電流大小以跟蹤輸入電壓的正弦波變化軌跡。外環用作 APFC變換器輸出直流電壓的反饋控制。直流輸出電壓通過R12、 R3及R9組 成的電阻分壓器取樣輸入到MC33262的第1腳，MC33262輸出PWM驅動信 號調節MOSFET功率管的佔空比，以使輸出穩定電壓。
參考圖3,為本發明濾波電路的工作原理圖。如圖3所示，所述濾波電路 111包括三個共模扼流圈、四個差模濾波電容和兩組四個共模濾波電容。所述三 個共模扼流圏包括第一共模扼流圈Tl、第二共模扼流圏T2和第三共模扼流圈 T3。所述第一共模扼流圈Tl耦接至電源輸入端的L線和N線之間；所述第二 共模扼流圈T2耦接至所述第一共模扼流圏Tl輸出端的L線與N線之間；所述 第三共模扼流圏T3耦接至所述第二共模扼流圈輸出端的L線與N線之間。所 述差模電容包括第一差模濾波電容C1、第二差模濾波電容C2、第三差模濾波電 容C3及第四差模濾波電容C4。所述第一差模濾波電容C1並聯在所述第一共模扼流圈Tl輸入端的L線與N線之間；所述第二差模濾波電容C2並聯在所述第 一共模扼流圈Tl輸出端與所述第二共模扼流圈T2輸入端的L線與N線之間； 所述第三差模濾波電容C3並聯在所述第二共模扼流圈T2輸出端與第三共模扼 流圈T3輸入端的L線與N線之間，所述第四差模電容C4並聯在所述第三共模 扼流圏T3輸出端的L線與N線之間。所述第一共衝莫^fe流圈Tl、第二共才莫4厄流 圈T2和第三共模扼流圈T3其自身存在的漏感與第一差模濾波電容C1、第二差 模濾波電容C2、第三差模濾波電容C3及第四差模濾波電容C4組成一個七階差 模濾波電路用於抑制電路中的差模幹擾噪聲。所述共模濾波電容包括第一共模 濾波電容Y1-1、第二共模濾波電容Yl-2、第三共模濾波電容Yl-3和第四共模 濾波電容Yl-4，所述第一共模濾波電容Y1-1、第二共模濾波電容Yl-2、第三共 模濾波電容Yl-3、第四共模濾波電容Yl-4與所述第一共模扼流圏Tl、第二共 模扼流圈T2、第三共模扼流圏T3組成四階共模濾波電路用於抑制電路中的共 模幹擾噪聲。所述第一共模濾波電容Yl-l和第二共模濾波電容Yl-2連接在所 述第一共模扼流圈Tl輸入端的L、N線與地線之間，所述第三共模濾波電容Yl-3 和第四共^f莫濾波電容Yl-4連接在所述第三共才莫扼流圈T3輸入端的L、 N線與 地線之間，從而形成四階共模濾波電路，以有效抑制電路中產生的共模幹擾噪 聲，更有效地減少電路對市電的的傳導幹擾。電源接通後，電源信號進入所述 濾波電路111進行濾波，電源信號經過所述七階差模濾波電路和四階共模濾波 電路兩個過程進行處理，其產生的差模信號千擾和共模信號幹擾能夠有效的消 除。
更優選地，所述濾波電if各還包括一個洩;改電阻Rl,所述洩;改電阻連接在第 二差模電容C2的兩端，作用是給差4莫電容C2放電，以防測試和調試人員在作 業時被電擊的事件發生。所述濾波電路還包括一個防雷管TVS1，所述防雷管 TVS1經保險絲Fl耦接至所述第一共模扼流圈Tl與交流電壓輸入端的L線和N 線之間，用來吸收尖峰脈衝過電壓和瞬變尖峰電壓，達到較佳防雷效果。
需要說明的是，本實施例無極燈的驅動電路131和保護電路132為可選電 路，不包括該電路同樣屬於本發明的保護範圍。以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示 的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
1. 一種濾波電路，包括共模扼流圈、差模電容和共模電容，所述差模電容包括第一、第二、第三、第四差模電容，所述第一、第二、第三、第四差模電容依序並聯至交流電壓輸入端；所述共模扼流圈包括第一、第二、第三共模扼流圈，所述第一、第二、第三共模扼流圈分別耦接至所述第一與第二差模電容之間、第二與第三差模電容之間、第三和第四差模電容之間；所述共模電容包括第一、第二、第三和第四共模電容，所述第一和第二共模電容連接在所述第一共模扼流圈的兩輸入端與地線之間，所述第三和第四共模電容串聯在所述第三共模扼流圈的兩輸入端與地線之間。
2. 如權利要求1所述的濾波電路，其特徵在於所述濾波電路還包括一洩 放電阻，所述洩放電阻並聯在一個所述差才莫電容的兩端。
3. 如權利要求1所述的濾波電路，其特徵在於所述濾波電路還包括一防 雷管，所述防雷管耦接在所述第一共模扼流圈與交流電壓輸入端之間。
4. 一種鎮流器，可用於高頻無極燈，包括濾波電路、整流電路、功率因數 校正電路和高頻逆變電路，濾波電路連接在外部電源與整流電路之間，用以處 理電磁幹擾信號，所述功率因數校正電路與所述整流電路連接，用於獲得高功 率因數的直流信號後經由高頻逆變電路產生高頻交流信號點亮無極燈，其特徵 在於，所述濾波電路包括共模扼流圈、差模電容和共模電容，所述差模電容 包括第一、第二、第三、第四差4莫電容，所述第一、第二、第三、第四差才莫電 容依序並聯至交流電壓輸入端；所述共模扼流圈包括第一、第二、第三共模扼 流圈，所述第一、第二、第三共模扼流圈分別耦接至所述第一與第二差模電容 之間、第二與第三差模電容之間、第三和第四差模電容之間；所述共模電容包 括第一、第二、第三和第四共模電容，所述第一和第二共模電容連接在所述第一共模扼流圈的兩輸入端與地線之間，所述第三和第四共模電容連接在所述第 三共才莫扼流圈的兩輸入端與地線之間。
5. 如權利要求4所述的鎮流器，其特徵在於所述濾波電路還包括一洩放 電阻，所述洩放電阻並聯在一個所述差模電容的兩端。
6. 如權利要求4所述的鎮流器，其特徵在於所述功率因數校正電路由功 率因數控制器、場效應管、升壓電感、整流二極體、儲能平波電容及反饋環路 組成，所述整流二極體的陽極分別與所述升壓電感及所述場效應管漏極相接， 所述場效應管的柵極與所述功率因數控制器相接。
7. —種高頻無極燈，包括鎮流器、耦合器和燈管，所述鎮流器包括濾波電 路、整流電路、功率因數校正電路和高頻逆變電路，濾波電路連接在外部電源 與整流電路之間，用以處理電磁幹擾信號，所述功率因數校正電路連接在所述 整流電路與所述高頻逆變電路之間，經高頻逆變電路產生的高頻交流信號通過 所述耦合器點亮所述燈管，其特徵在於，所述濾波電路包括共模扼流圏、差 模電容和共模電容，所述差模電容包括第一、第二、第三、第四差模電容，所 述第一、第二、第三、第四差模電容依序並聯至交流電壓輸入端；所述共模扼 流圏包括第一、第二、第三共模扼流圈，所述第一、第二、第三共模扼流圈分 別耦接至所述第一與第二差模電容之間、第二與第三差模電容之間、第三和第 四差模電容之間；所述共模電容包括第一、第二、第三和第四共模電容，所述 第 一和第二共模電容連接在所述第 一共模扼流圏的兩輸入端與地線之間，所述 第三和第四共模電容連接在所述第三共模扼流圏的兩輸入端與地線之間。
全文摘要
本發明公開了一種濾波電路，共模扼流圈、差模電容和共模電容，所述差模電容包括第一、第二、第三、第四差模電容，所述第一、第二、第三、第四差模電容依序並聯至交流電壓輸入端；所述共模扼流圈包括第一、第二、第三共模扼流圈，所述第一、第二、第三共模扼流圈分別耦接至所述第一與第二差模電容之間、第二與第三差模電容之間、第三和第四差模電容之間；所述共模電容包括第一、第二、第三和第四共模電容，所述第一和第二共模電容連接在所述第一共模扼流圈的兩輸入端與地線之間，所述第三和第四共模電容連接在所述第三共模扼流圈的兩輸入端與地線之間。本發明還公開了一種包括所述濾波電路的無極燈鎮流器及無極燈。
文檔編號H05B41/24GK101534596SQ200910038778
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優先權日2009年4月20日
發明者洪明清 申請人:永磁電子(東莞)有限公司