氣體放電燈用高壓電源的製作方法

2023-07-13 22:59:01

專利名稱：氣體放電燈用高壓電源的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種適用於各種氣體放電燈的高壓電源，屬供電電源的設計。
氣體放電燈是在高電壓、小電流的情況下工作。通常使用的供電電源是鐵芯式工頻升壓變壓器，這類變壓器除了耗電大、無功損耗嚴重、不符合節能的要求外，製造這類變壓器還需要耗費大量的金屬銅和矽鋼片，並且這類變壓器還有體積大、笨重的缺點給使用者帶來諸多不便。另外，氣體放電燈在工頻供電工作的情況下，發光效率較低、燈內氣體的電離電壓要求較高而影響燈的使用壽命。如以充惰性氣體的霓虹燈的供電電源為例，目前最普遍使用的是450型鐵芯式霓虹燈變壓器(如四川東風電機廠生產)，該變壓器的輸入電壓為220V，輸出電壓為15KV，體積為260×160×130mm3，重量為13.5Kg，耗電450瓦，功率因數只有0.28，可點燃7－12米φ10mm左右的霓虹燈管。現有的電子霓虹燈變壓器(如廣州江南電子電電器廠生產，專利登記號CN87104773A)，雖然有明顯的節能效果和體積小，重量輕的優點，但其負載能力較差，成本較高。和鐵芯式變壓器相比，在單個變壓器點燃同樣直徑、充同樣氣體的霓虹燈管的情況下，就明顯地覺得點燃的長度及亮度不足，增加變壓器的個數必然會增加用戶的成本，這就限制了其推廣使用。
本實用新型的目的就是提供一種新型的、可供各種氣體放電燈使用的高壓電源，該電源負載能力強且成本低、體積小、重量輕，在同樣負載情況下可比鐵芯式工頻升壓變壓器節電70％以上，功率因數高達0.98，具有明顯的節能效果。


圖1為本實用新型所提供的新型高壓電源的電原理方框圖。它由低通濾波抗幹擾電路、正負電壓整流濾波供電電路和直流－－交流變頻升壓電路組成。交流電源是由低通濾波抗幹擾電路輸入，經過正負電壓整流濾波供電電路的整流濾波而成為正和負電壓的兩組直流電源，直流——交流變頻升壓電路將此直流電進行高頻變換和升壓至負載所需的高壓供負載用，上述的電路共同構成了一個高壓供電電源。其中的直流——交流變頻升壓電路是由正負電壓輪流供電的LC串聯諧振迴路組成，該電路工作時使得流過高頻升壓變壓器初級繞組的電流是雙向等幅過零的正弦波電路，它克服了以往的電子變壓器的電路中高頻升壓變壓器磁芯極易被直流磁化飽和的缺點從而提高了負載能力。
圖2給出了本實用新型所說的一種新型的氣體放電燈用的高頻高壓電源的其中一種實施電路圖。該電源電路包括低通濾波抗幹擾電路、正負電壓整流濾波供電電路和直流－－交流變頻升壓電路。低通濾波抗幹擾電路由C1、C2和L1、L2組成，其中L1和L2用雙線同向並繞在一個磁環上成為有很強共模幹擾抑制能力的幹擾抑制變壓器B1，C1、C2分別跨接於L1和L2的輸入和輸出端，C1、C2是用於抑制差模幹擾。由C1、C2和L1、L2組成的低通濾波抗幹擾電路既可以減少直流——交流變頻升壓電路中的電晶體BG1、BG2工作在開關狀態時對交流電源產生的輻射幹擾又可以減少來自電源的外部、影響本電路工作的瞬時脈衝幹擾，起雙向隔離作用。正負電壓整流濾波供電電路是由D1、D2、C3、C4、C5、C6和R1、R2組成。整流二極體D2的負極和D1的正極共同連接至L1的輸出端，D1在輸入交流電的正半同導通，D2在負半周導通；濾波電容C5和C6起濾波作用，C5和C6串聯連接，C5的正端與D1的負極相連接(A點)，C6的負端與D2的正端相連接(C點)，C5和C6串聯連接的中點(B點)接至L2的輸出端。電容C3、C4分別跨接於C5、C6的兩端，起洩放電荷和均壓作用，交流電源接通後B點作為公共點，A點提供正電壓的直流輸出、C點提供負電壓的直流輸出。直流－－交流變頻升壓電路是由R3、R4、R5、D3、D4、BG1、BG2和感應脈衝變壓器B2(由繞組L3、L4、L5和環形磁芯構成)和高頻升壓變壓器B3(由初級繞組L6和次級繞組L7以及磁芯構成)以及C8組成。其中電阻R3的一端與電容C7串聯連接，另一端與B點連接，C7的另一端與C點連接；觸發二極體D3的一端與R3、C7的串聯連接點(D點)相連，D3的另一端與BG2的基極相連接；二極體D4的正極連接在R3與C7串聯的連接點D點上，D4的負極連接至BG2的集電極從而構成觸發電路部分。三極體BG1的集電極與A點連接，其發射極與BG2的集電極連接，BG2的發射極與C點連接，感應脈衝變壓器的L4、L5分別連接於BG1的基極和E點、BG2的基極和C點上；感應脈衝變壓器的另一繞組L3和高頻升壓變壓器的初級繞組L6以及電容C8共同組成串聯諧振迴路，其中L3的一端是與E點連接、C8的一端與B點連接從而構成直流——交流變頻電路部分。升壓部分是由B3的分段繞制在絕緣支架上的L7來實現。
本實用新型的實施電路圖2的工作原理如下輸入交流電源接通後，正負電壓整流濾波供電電路分別提供正和負電壓的直流輸出，其中B點是公用點，A點是正電壓的輸出點，C點是負電壓的輸出點。首先，BC兩點輸出的負電源通過B3向C7充電，當C7兩端的電壓達到D3的觸發電壓時D3導通並形成一觸發電流脈衝加至BG2的基極使BG2導通，由於感應脈衝變壓器B2的L3和L4、L5之間的耦合作用使BG2和BG1輪流導通和截止。在BG2導通、BG1截止期間，B、C兩點輸出的負電源通過由L3、L6和C8組成的串聯諧振迴路向C8充電直至C8兩端的電壓等於B、C兩點的輸出電壓VBC為止，其方向為上負下正；在BG1導通、BG2截止期間，由於C8原來已充有電VBC，該電壓的方向與VAB相反，故C8B在BG1導通的初期先通過BG1進行放電至其兩端的電壓為零然後通過BG1再充電至VAB為止，其方向是上正下負，這一過程使得C8兩端的電壓變化為兩倍的VAB或VBC。BG1和BG2的輪流導通和截止不斷地重複上述的充放電過程使得流過B3的L6的電流是一過零的正弦波電流，於是B3的磁芯中磁通量也按正弦波規律變化而不會出現直流飽和磁化現象，從而提高了輸出的負截能力。選擇合適的L3、L6的電感值和C8的電容值，可使整個電路在20Kc至40Kc的正弦波頻率範圍內工作；選擇合適的L7繞制圈數靠B3的電磁感應就可獲得負截所需的高壓。電路中D4的作用是在電路工作後將D點的電壓箝位在OV附近使D3不再產生觸發脈衝，電阻R4、R5是為BG1、BG2提供工作偏置。
由上述整個電路組成的高壓電源，簡單可靠，體積小，重量輕，使用方便，適合各種氣體放電燈作供電電源用，具有點燃亮度高、負載能力強的優點和明顯的節能效果。
該電源除了可作各種的氣體放電燈的供電外，也可作其它的高壓供電用途。
權利要求1.一種氣體放電燈高壓電源，其特徵在於由低通濾波抗幹擾電路、正負電壓供電整流濾波電路、直流-交流變頻升壓電路組成。
2.根據權利要求1所說的氣體放電高壓電源，其特徵在於交流電源是通過低通濾波抗幹擾電路輸入，正負電壓整流濾波供電電路的輸出與直流——交流變頻升壓電路相接提供直流供電，直流——交流變頻升壓電路將此直流電變頻升壓供給負載使用。
3.根據權利要求1和2所說的氣體放電高壓電源，其特徵在於所說的直流——交流變頻升壓電路是採用正負供電方式，其中由L3、L6和C8共同組成的串聯諧振迴路C8的一端與正負電壓整流濾波供電電路的公共輸出點B點連接，L3的一端則連接至BG1發射極與BG2集電極的連接點E點、BG1的集電極與正負電壓整流濾波供電電路的正輸出端A點連接、BG2的發射極與正負電壓整流濾波供電電路的負輸出端C點連接。
4.根據權利要求1和3所說的氣體放電高壓電源，其特徵在於所說的直流－－交流變頻升壓電路工作時在L6中產生頻率為20KC至40KC的過零正弦波電流。
5.根據權利要求1所說的氣體放電高壓電源，其特徵在於低通濾波抗幹擾電路由C1、C2和L1、L2組成，其中L1和L2用雙線同方向並繞在一個磁環上成為一個幹擾抑制變壓器B1，C1、C2分別跨接於L1和L2的輸入和輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種氣體放電燈用高壓電源，屬於氣體放電燈用的高壓供電電源的設計，取代傳統的鐵芯式工頻升壓變壓器。它由低通濾波抗幹擾電路、正負電壓供電整流濾波電路和直流——交流變頻升壓電路組成。具有負載能力強、體積小、重量輕、成本低、節能(70％以上)，功率因數高達0.98。除可作各種氣體放電燈的高壓電源，還可作其它高壓供電用。
文檔編號H02M5/00GK2047859SQ89201280
公開日1989年11月15日 申請日期1989年1月26日 優先權日1989年1月26日
發明者陳瑞珍, 李耀棠 申請人:陳瑞珍, 李耀棠