霓虹燈的高頻恆流電源變換器的製作方法

2023-05-17 22:22:31 1

專利名稱：霓虹燈的高頻恆流電源變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種霓虹燈的高頻恆流電源變換器。
背景技術：
常用的霓虹燈的高頻恆流電源變換器由於採用電壓饋電雙變壓器拓 撲結構(即電壓源供電結構)，當變換器在啟動或輸出開路及輸入或輸出受 到異常幹擾時，此類結構無法限止開關管的瞬時過壓和過流而會導致變換 器的失效。此類結構變換器的運行頻率不易設定，且輸出為矩型波電壓驅
動霓虹燈管，這會產生由高次諧波引起的射頻電磁幹擾(RFI)，具有以下缺 點
1，輸出功率低，使霓虹燈管亮度偏暗；
2，恆流特性差，在驅動不同長度的霓虹燈管時亮度不均勻； 3，電磁幹擾偏大，幹擾周圍的電子設備； 4，保護電路可靠性低。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種霓虹燈的高頻恆流電源變換 器，它可以提高燈管亮度，延長燈管壽命，並降低由高次諧波輻射引起的 射頻電磁幹擾。
為了解決以上技術問題，本發明提供了 一種霓虹燈的高頻恆流電源變 換器，包括漏磁變壓器，還包括一個諧振電容，該諧振電容並聯在漏磁變
4壓器的初級線圈兩端，漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負 載電容折算到其初級線圈端的電容、及諧振電容的並聯總電容，與漏磁變 壓器的初級線圈構成並聯諧振，諧振頻率為
其中，f為諧振頻率，L為初級線圈的電感量，C為漏磁變壓器的初 級線圈的分布電容、次級線圈的負載電容折算到其初級線圈端的電容、及 諧振電容的並聯總電容。
因為本發明用並聯諧振輸出以正弦波電壓驅動霓虹燈管，燈管電流 也是正弦波；提高了燈管亮度，延長了燈管壽命，並降低了由高次諧波輻 射引起的射頻電磁幹擾。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。 圖1為典型的推挽拓撲結構示意圖； 圖2為典型的半橋拓撲結構示意圖； 圖3為本發明的諧振推挽拓撲結構示意圖； 圖4為本發明的諧振半橋拓撲結構示意圖； 圖5為本發明的自激式並聯諧振推挽拓撲結構示意圖； 圖6為本發明的自激式並聯諧振半橋拓撲結構示意圖； 圖7為本發明的他激式並聯諧振推挽拓撲結構示意圖； 圖8為本發明的他激式並聯諧振半橋拓撲結構示意圖； 圖9為本發明的漏磁變壓器的一種結構。
具體實施方式
本發明的霓虹燈的高頻恆流電源變換器可以採用推挽拓撲結構或半 橋拓撲結構，如圖1所示是典型的推挽結構示意圖，漏磁變壓器的初級線
圈T1-1帶有中心抽頭，該中心抽頭與電源VCC連接，初級線圈T1-1的兩 端分別連在推挽開關Ql和Q2的漏極上，推挽開關Ql和Q2的源極均接地。 如圖2所示是典型的半橋結構示意圖，半橋開關Ql的漏極接電源VCC， 其源極與半橋開關Q2的漏極連接，半橋開關Q2的源極接地，串聯的電容 C2和C3 —端接電源，另一端接地，漏磁變壓器的初級線圈Tl-l 一端接 在半橋開關Ql的源極，另一端接在電容C2和C3的連接端。
如圖3和圖4所示是分別是圖1的推挽拓撲結構和圖2的半橋拓撲結 構中增加並聯諧振電容C1的示意圖，諧振電容C1並聯在漏磁變壓器的初 級線圈T1-1的兩端，漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負 載電容折算到其初級線圈端的電容、及C1的並聯總電容，與漏磁變壓器 的初級線圈T1-l構成並聯諧振，諧振頻率為
上述公式中，f為諧振頻率，L為次級線圈的電感量，C為漏磁變壓 器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負載電容折算到其初級線圈端的電 容、及C1的並聯總電容。
本發明的推挽拓撲結構或半橋拓撲結構可以採用自激式或他激式產 生振蕩。如圖5為本發明的自激式並聯諧振推挽拓撲結構示意圖，偏置電 路為Ql與Q2設置靜態工作點，反饋繞組Tl-3驅動由Ql， Q2， Tl構成的推 挽結構自激振蕩。如圖6為本發明的自激式並聯諧振半橋拓撲結構示意 圖，偏置電路為Ql與Q2設置靜態工作點，反饋繞組Tl-3與Tl-4驅動由Q1，Q2，C2，C3,T1構成的半橋結構自激振蕩。如圖7為本發明的他激式並 聯諧振推挽拓撲結構示意圖，驅動電路驅動由Ql， Q2， Tl構成的推挽電路 產生振蕩。如圖8為本發明的他激式並聯諧振半橋拓撲結構示意圖，驅動 電路驅動由Ql， Q2， C2， C3， Tl構成的半橋電路產生振蕩。
本發明的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其漏磁變壓器的結構可以 採用圖9的結構，包括兩個"E"字型鐵氧體磁芯，兩個"E"字型鐵氧 體磁芯的開口部相對合，組成"曰"字型鐵氧體磁芯，在"曰"字型鐵氧 體磁芯的中柱上分別繞有初級線圈Tl-l和次級線圈Tl-2，在"曰"字型 鐵氧體磁芯的中柱與兩個邊柱之間，且位於初級線圈T1-1和次級線圈 Tl-2間的窗口中分別設置兩個鐵氧體漏磁片。
鐵氧體漏磁片可以用膠固定在窗口的任意一邊；也可以在"口"字型 鐵氧體磁芯的上下邊柱間設置一個支架，將鐵氧體漏磁片用膠固定在支架 上；或者也可以直接用上下邊柱或左右兩個線圈將鐵氧體漏磁片夾緊固 定。鐵氧體漏磁片尺寸可以改變，不同尺寸的鐵氧體漏磁片其形成的漏磁 分路的磁通量大小不同。
漏磁變壓器的兩個"E"字型鐵氧體磁芯的中柱短於兩個等長度的邊 柱或者漏磁變壓器的兩個"E"字型鐵氧體磁芯的兩個邊柱對合處分別墊 有等量的非導磁材料，使得"曰"字型鐵氧體磁芯的中柱中形成防止因變 壓器的磁通不平衡及磁芯飽和而導致變換器失效的氣隙。
"曰"字型鐵氧體磁芯的中柱的初級線圈T1-1 一側還繞有至少一個 反饋繞組Tl-3、 Tl-4，此類結構多用於自激振蕩電路中，如圖5中所示 的Tl-3，和圖6中所示的T1-3、 T1-4。綜上所述，常用的霓虹燈高頻電源變換器採用雙變壓器結構，此類結 構變換器的運行頻率不易設定，且輸出為矩型波電壓驅動霓虹燈管，這會 產生由高次諧波引起的射頻電磁幹擾。本發明採用並聯諧振結構，其作用
是
(1) 變換器的運行頻率為
式中L 一輸出變壓器的初級電感量，C 一諧振電容,分布電容及 折算到變壓器初級的負載電容。
(2) 對自激式結構，開關管由輸出變壓器次級提供的正弦波電壓驅動， 降低了開關管關斷時的電壓應力(dv/dt)，提高了可靠性，並且開關管在 電壓過零時導通及關斷，降低了開關管的功耗；對他激式結構，由電流饋 電的零電壓開關作用，開關管同樣在電壓過零時導通及關斷，降低了開關 管的功耗。
U)對自激式結構，輸出為正弦波電壓驅動霓虹燈管，燈管電流也焉 正弦波;對他激式結構，輸出為準正弦波電壓驅動霓虹燈管，燈管電流也是 準正弦波。以此類波型驅動霓虹燈管,可提高燈管亮度，延長燈管壽命。並 降低由高次諧波輻射引起的射頻電磁幹擾。
(5)輸出變壓器設定在非飽和狀態下運行，降低了變壓器的溫升，提 高了可靠性。
另外本發明的漏磁變壓器採用"曰"字型鐵氧體磁芯(E E型)，由 初級線圈(含反饋繞組)與次級線圈，鐵氧體磁芯及鐵氧體漏磁片構成， 其結構特性有如下作用能對霓虹燈管提供高於額定運行電壓1. 5倍的啟動電壓;在額定負載範圍內能對不同的霓虹燈管負載能提供近似恆定的額 定運行電流，對不同長度的霓虹燈管負載，運行電流偏差小於20%;能在 用戶不當超載使用時，運行電壓及電流會急劇下降，以防止變換器因超載
使用而導致的失效；具有額定的次級短路電流，次級短路電流不大於額定
運行電流的20%，因而能實時阻止由輸出短路而導致的變換器失效；變換
器採用漏磁變壓器輸出，並在磁迴路加入合適的氣隙以防止因輸出變壓器 的磁通不平衡及磁芯飽和而導致開關管損壞的變換器失效。變換器採用此 類結構的漏磁變壓器輸出，其恆流特性能使不同管徑及不同長度的霓虹燈 管負載發出均勻一致的亮度，其限流特性則提高了變換器的可靠性。 由於本發明採用並聯諧振結構，輸出以正弦波電壓驅動霓虹燈管，燈
管電流也是正弦波；提高了燈管亮度，延長了燈管壽命，並降低了由高次 諧波輻射引起的射頻電磁幹擾；由於本發明採用漏磁變壓器輸出，能在用 戶不當超載使用時，運行電壓及電流會急劇下降，防止了變換器因超載使 用而導致的失效，提高了可靠性。
9
權利要求
1、一種霓虹燈的高頻恆流電源變換器，包括漏磁變壓器，其特徵在於，還包括一個諧振電容，所述諧振電容並聯在所述漏磁變壓器的初級線圈兩端，所述漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負載電容折算到其初級線圈端的電容、及所述諧振電容的並聯總電容，與所述漏磁變壓器的初級線圈構成並聯諧振，諧振頻率為其中，f為所述諧振頻率，L為初級線圈的電感量，C為所述漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負載電容折算到其初級線圈端的電容、及所述諧振電容的並聯總電容。
2、 如權利要求1所述的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其特徵在 於，所述的霓虹燈高頻恆流電源變換器採用推挽拓撲結構或半橋拓撲結 構，該兩種拓撲結構採用自激式或他激式產生振蕩。
3、 如權利要求1或2所述的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其特徵 在於，所述的漏磁變壓器包括兩個"E"字型鐵氧體磁芯，所述的兩個"E" 字型鐵氧體磁芯的開口部相對合，組成"曰"字型鐵氧體磁芯，在"曰" 字型鐵氧體磁芯的中柱上分別繞有初級線圈和次級線圈，在所述初級線圈 和次級線圈之間設置兩個鐵氧體漏磁片。
4、 如權利要求3所述的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其特徵在 於，所述漏磁變壓器的兩個"E"字型鐵氧體磁芯的中柱短於兩個等長度 的邊柱或者在所述漏磁變壓器的兩個"E"字型鐵氧體磁芯的兩個邊柱對 合處分別墊入等量的非導磁材料，使得對合後在所述"曰"字型鐵氧體磁芯的中柱中形成防止因變壓器的磁通不平衡及磁芯飽和而導致變換器失 效的氣隙。
5、 如權利要求4所述的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其特徵在於，所述"曰"字型鐵氧體磁芯的初級線圈一側還繞有至少一個反饋繞組， 用於自激振蕩電路中。
6、 如權利要求3所述的霓虹燈的高頻恆流電源變換器，其特徵在 於，所述"曰"字型鐵氧體磁芯的中柱位於所述兩個鐵氧體漏磁片的初級 線圈一側內還繞有至少一個反饋繞組，用於自激振蕩電路中。
全文摘要
本發明公開了一種霓虹燈的高頻恆流電源變換器，包括漏磁變壓器，還包括一個諧振電容，該諧振電容並聯在漏磁變壓器的初級線圈兩端，漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、負載電容折算到其初級線圈端的電容、及諧振電容的並聯總電容，與漏磁變壓器的初級線圈構成並聯諧振，諧振頻率為(見上式)；其中，f為諧振頻率，L為初級線圈的電感量，C為漏磁變壓器的初級線圈的分布電容、次級線圈的負載電容折算到其初級線圈端的電容、及諧振電容的並聯總電容。本發明用並聯諧振輸出以正弦波電壓驅動霓虹燈管，燈管電流也是正弦波；提高了燈管亮度，延長了燈管壽命，並降低了由高次諧波輻射引起的射頻電磁幹擾。
文檔編號H05B41/28GK101472374SQ20071009461
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月24日 優先權日2007年12月24日
發明者陳安迪, 陳白迪 申請人:邁博電子技術(上海)有限公司;陳白迪;陳安迪