磁環頻率變換器及帶有該磁環頻率變換器的電子鎮流器的製作方法

2023-06-19 05:38:26

專利名稱：磁環頻率變換器及帶有該磁環頻率變換器的電子鎮流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高頻功率自激振蕩器，該高頻功率自激振蕩器包括以軟磁 鐵氧體環構成的脈衝自激反饋變壓器，尤其是應用於節能燈、電子鎮流器的調
光或啟動時燈絲預熱等。
背景技術：
節能燈與電子鎮流器因為節能效果非常顯著而廣泛地應用於照明領域，正 在逐步取代白熾燈與電感式鎮流器。現有的電子鎮流器其作用是把50Hz或 60Hz低頻頻率的交流電變換成20KHz —80KHz的高頻頻率的交流電來點亮燈 管。
圖6所示為現有的電子鎮流器的電路圖。在如圖6所示的半橋串聯諧振逆 變電路中，輸入的工頻交流電通過整流濾波及功率因數矯正電路2變為直流電， 然後再通過兩三極體T1、 T2在磁環l，的配合下輪流導通和截止，從而變成高 頻率的交流電來點亮燈管。
具體地說，磁環l，是由軟磁鐵氧體材料組成，其上繞有三組線圈A、 C、 D。 第一三極體Tl的集電極經電容C4與燈管LAMP的第一極相連；發射極與基 極之間通過第一繞組A相連接。第二三極體T2的發射極與基極之間通過第三 繞組D相連接，同時發射極經電容C6與燈管LAMP的第一陰極相連。第二繞 組C的第一端同時與第一三極體Tl的發射極和第二三極體T2的集電極相連， 第二端和電感器L串聯在燈管LAMP的第二陰極。燈管LAMP的兩端則並聯 電容器C5。
電路產生一個起始基極電流Ib輸入到第二三極體T2的基極，該基極電流 Ib可以如圖6所示的用觸發管DB3的方式產生，也可以用基極迴路帶電容的半 橋電路由基極偏置電阻產生第二三極體T2的起始基極電流Ib等其它方式。在圖6所示的電路中，電阻Rl、 R2串聯從正電源給電容器C2充電，當電容器 C2上的電壓達到DB3的擊穿電壓後產生第二三極體的起始基極電流Ib。 D5是 當啟動過程完成後給R1與R2—個放電通路，停止對C2的充電，防止DB3再 次觸發第二三極體T2。第二三極體T2的基極電流Ib產生集電極電流Ic，通過 磁環繞組感應，強烈的正反饋使集電極電流Ic迅速增長，第二三極體T2導通， 三極體導通後其集電極電流Ic增長。
其導通轉變為截止的過程有兩個轉折點，首先是可飽和脈衝變壓器，即磁 環1'，磁導率的飽和點。根據實際的磁環磁化曲線及磁導率的變化曲線，其最 大值即可飽和脈衝變壓器磁導率的峰值。圖6的電路中，磁環l'工作在可飽和 狀態，它在每次磁化過程中其值必須過其峰值。在初期可飽和脈衝變壓器，即 磁環1'，磁導率隨著Ic的增長而增長。增長到一定值，可飽和脈衝變壓器的磁 導率H過峰值點，磁環達到了飽和點，此時第二三極體T2的基極上的反饋消 失，存貯時間結束後，第二三級管T2處於斷開狀態，同時，磁環脈衝變壓器 上的反饋使第一三極體Tl導通，Tl與T2 —樣重複以上的過程，使並聯在燈 管兩端的電容器C5上的電流方向快速改變，迅速引起電感器L與電容器C5 組成的LC迴路進入串聯諧振，在電容器C5兩端產生高壓脈衝加到燈管上，使 燈管點火啟動，電感器L在燈點火過程中是啟動元件，在燈啟動後是一個限流 元件。
電路中磁環l，的磁通密度與三極體Tl、 T2的存貯時間對電路的工作頻率 影響很大。當磁環l'的有效磁導率網越大，磁飽和點越高，在工作狀態下達 到飽和點的時間越長，三極體換嚮導通的時間變長，也就是頻率會低。繞組A、 C、 D組成了基本的自激反饋線路，選擇合適的磁環與其它元器件的參數，可 以將工作頻率設置到20—80KHz。
然而，當需要對節能燈調光時，需要用到專用的集成電路用調頻等方法來 實現調光。因此，會使得電路比較複雜、成本比較高，因此，普及應用受到了 一定的限制
發明內容
本發明的目的在於提供一種簡單的、低成本的用於電子鎮流器中的磁環頻 率變換器。
本發明的目的還在於提供一種採用這種磁環頻率變換器的電子鎮流器。 為實現上述發明目的，採用了一種磁環頻率變換器，包括磁環與線圈繞組， 該磁環包括同軸拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第一繞組、第二繞組和第 三繞組同時繞過拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第四繞組單獨繞過第一磁 環。
上述的磁環頻率變換器，第四繞組的匝數為l-30匝。
本發明還提供了一種具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，該電子鎮流器包 括第一三極體和第二三極體，其特徵在於
該磁環包括同軸拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第一繞組、第二繞組 和第三繞組同時繞過拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第四繞組單獨繞過第 一磁環；
第一繞組串聯在第一三極體的基極與發射極之間；第三繞組串聯在第二三 極管的基極與發射極之間；第二繞組的一端與第一三極體的發射極和第二三極 管的集電極相連，另一端經過電感器串聯到燈管；
第四繞組的兩端連接一個控制電路。
上述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於該控制電路為雙 D觸發器
上述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於該控制電路為 MCU控制器。
上述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於該控制電路包括 第三三極體和一個脈衝寬度可調信號源。
上述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於該控制電路中還 連接有一單磁環，第一磁環的第四繞組在啟動時短路預熱燈絲，並在延遲一段 時間斷開該第四繞組啟動燈管，並在燈管啟動後使該單磁環的第二繞組短路關 斷燈絲的電流。
本發明採用軟磁鐵氧體環作為自激反饋變壓器的高頻功率自激振蕩器，可應用於調光與燈管預熱，由於線路簡單，調光的輔助裝置也簡單，可以方便地 用於許多照明線路中，並且由於成本增加很少，應該是目前所有螢光燈的調光 方案中簡單成本最低的方案，可以普及應用於普通的家庭照明與其它需要調光 與更進一步節能的場合。


圖1為本發明的磁環頻率變換器的立體圖。 圖2為本發明的磁環頻率變換器的分解圖。
圖3為帶有本發明磁環頻率變換器的電子鎮流器與燈管的電路圖。
圖4為利用雙頻脈衝寬度調製實現連續調光的實施例電路圖。
圖5為實現燈絲預熱的實施例電路圖。
圖6為現有的典型電子鎮流器與燈管的電路圖。
具體實施例方式
如圖1、 2所示，本發明的磁環頻率變換器1包括同軸拼合在一起的第一 磁環11和第二磁環12。第一繞組A、第二繞組C和第三繞組D同時繞過拼合 在一起的第一磁環11和第二磁環12，第四繞組B單獨繞過第一磁環11，而不 繞過第二磁環12。第四繞組B的匝數為1-30匝。
如圖3所示，為將本發明的磁環變頻器1應用於電子鎮流器的電路中。除 了該磁環變頻器l之外，該電路的基本結構與圖6類似，在此不再贅述。
初始時，第四繞組B的兩端B1、 B2斷開，在磁環厚度與材料相同的條件 下，繞組A、 C、 D中通過的電流確定了該磁環1的磁導率，從而也確定了電 路的振蕩頻率。當把第四繞組B的兩端Bl、 B2短路時，第一磁環11的有效 磁導率網變為0，導致整個磁環的磁導率下降，使得電路的振蕩頻率上升。因 為限流元件電感器L的阻抗是隨頻率而變化的，頻率越高，限流作用越強，燈 管的電流大幅減少，就達到了調光的目的。
具體實施時，可以在第四繞組B的兩端B1、 B2連接一個雙D觸發器或其 它的IC組成線路簡單的兩段調光電路，由於線路簡單，完全可以應用於一體
6化節能燈裡，並且無需改動安裝的線路與開關。當開關在二秒內重新開關一次 就可以實現調光。由於在電源關斷後二秒內電解(E)上的電能還足夠維持IC 的工作，該線路利用觸發器翻轉的原理，實現了用普通的開關調光的方案。現
在微型單片MCU愈來愈普及，用MCU可以在該電路中實現更簡單的線路與 智能化的控制，比如可以記憶上一次的狀態，下一次開關時以上一次設定的亮 度點燈等。
如圖4所示，可以在第四繞組B的兩端B1、 B2連接一個第三三極體T3， 該第三三極體T3連接一個脈衝寬度可調信號源3。該脈衝寬度可調信號源3 產生脈衝寬度可調的方波來控制三極體T3的導通，使電路工作在兩個工作頻 率下，調整脈衝寬度就是調整兩個工作頻率的時間比例可以實現連續調光。由 於頻率比較高該變換不會使人感到燈有閃爍現象，可應用於調光檯燈等其它調 光應用。用一片555電路可以實現脈衝寬度連續可變的方波發生器，也可以用 一片MCU的定時器或PWM來產生脈衝寬度連續可變的方波發生器、調光控 制，用電位器或者觸摸開關來實現連續調光。
如圖5所示，燈管兩端另與一個包括第一繞組A'、第二繞組C，、第三繞 組D'的磁環4連接。選擇合適的串聯諧振電路的L、 C參數，在啟動時由電子 開關短路第一磁環11的第四繞組B，預熱燈絲，在1秒鐘左右後打開開關啟動 燈管，減少燈管在啟動時對陰極的衝擊，延長燈管的使用壽命。在燈管啟動後 通過斷開啟動時短路的第一磁環11的第四繞組B，也就是說啟動時只有第二磁 環12工作，此時，工作頻率比較高，串聯諧振電路的L、 C沒有達到諧振的頻 率，燈管二端的電壓比較低，不能立即啟動燈管，此時高頻電流通過L、 C對 二個燈管的二個陰極的燈絲加熱，1秒鐘左右後由於短路的第一磁環11切換成 開路，第一磁環11與磁環12—起工作，工作頻率變低，串聯諧振電路的L、 C接近諧振的頻率，燈管二端的產生一個比較高的電壓啟動燈管，由於此時燈 絲的二個陰極已經預熱，啟動時對燈管陰極的損傷最小，延長了燈管的使用壽 命。在燈管啟動後通過可控矽來短路單磁環4的第二繞組C，，使短路後單磁環 4的第一繞組A，與D'的阻抗變小來關斷燈絲的電流，進一步提高發光效率。
權利要求
1.一種磁環頻率變換器，包括磁環與線圈繞組，其特徵在於該磁環包括同軸拼合在一起的第一磁環(11)和第二磁環(12)，第一繞組(A)、第二繞組(C)和第三繞組(D)同時繞過拼合在一起的第一磁環(11)和第二磁環(12)，第四繞組(B)單獨繞過第一磁環(11)。
2. 如權利要求1所述的磁環頻率變換器，其特徵在於第四繞組(B)的 匝數為1-30匝。
3. —種具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，該電子鎮流器包括第一三極體 (Tl)和第二三極體(T2)，其特徵在於該磁環包括同軸拼合在一起的第一磁環(11)和第二磁環(12)，第一繞 組(A)、第二繞組(C)和第三繞組(D)同時繞過拼合在一起的第一磁環(11) 和第二磁環(12)，第四繞組(B)單獨繞過第一磁環(11);第一繞組(A)串聯在第一三極體(Tl)的基極與發射極之間；第三繞組 (D)串聯在第二三極體(T2)的基極與發射極之間；第二繞組(C)的一端 與第一三極體(Tl)的發射極和第二三極體(T2)的集電極相連，另一端經過 電感器(L)串聯到燈管；第四繞組(B)的兩端(Bl、 B2)連接一個控制電路。
4. 如權利要求3所述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於 該控制電路為雙D觸發器。
5. 如權利要求3所述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於 該控制電路為MCU控制器。
6. 如權利要求3所述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於 該控制電路包括第三三極體(T3)和一個脈衝寬度可調信號源。
7. 如權利要求3所述的具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，其特徵在於 該控制電路中還連接有一單磁環(4)，第一磁環(11)的第四繞組(B)在啟 動時短路預熱燈絲，並在延遲一段時間斷開該第四繞組(B)啟動燈管，並在 燈管啟動後使該單磁環(4)的第二繞組(C')短路關斷燈絲的電流。
全文摘要
本發明為一種具有磁環頻率變換器的電子鎮流器，該電子鎮流器包括第一三極體和第二三極體。磁環包括同軸拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第一繞組、第二繞組和第三繞組同時繞過拼合在一起的第一磁環和第二磁環，第四繞組單獨繞過第一磁環。第一繞組串聯在第一三極體的基極與發射極之間；第三繞組串聯在第二三極體的基極與發射極之間；第二繞組的一端與第一三極體的發射極和第二三極體的集電極相連，另一端經過電感器串聯到燈管；第四繞組的兩端連接一個控制電路。通過採用不同的控制電路，可以實現調光與燈管預熱等功能。本發明的線路簡單，成本低，可以方便地應用於各種照明線路中。
文檔編號H05B41/36GK101316470SQ20071004133
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月28日 優先權日2007年5月28日
發明者錢根躍 申請人:上海光達照明有限公司