電子鎮流器開關電路的製作方法
2023-07-24 17:40:26 2
專利名稱：電子鎮流器開關電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鎮流器電路，特別涉及一種用於日光燈的電子鎮流器開關電路。
背景技術：
自上世紀90年代研製電子鎮流器和節能燈開始，照明技術得到了飛快發展，尤其是電力電子技術和電源控制技術的發展，為節約能源、提高照明質量及舒適性等提供了強勁的發展動力。電子鎮流器因具有高效、節能、重量輕等特點，而越來越被廣泛使用。電子鎮流器是將市電經整流濾波後，再經DC / AC電源變換器(逆變)產生高頻電壓點亮燈管。其特點是燈管點燃前高頻高壓，燈管點燃後高頻低壓(燈管工作電壓)。目前最廣泛使用的是具有電壓饋電半橋式逆變器類型的電子鎮流器。圖2為現有技術中的電子鎮流器的電路原理圖。圖中整流電路BR和第^^一電容Cll構成整流濾波電路。第H^一電阻R11、啟動電容C12和雙向觸發二極體D12構成半橋逆變器的驅動電路。第一開關電晶體VTll和第二開關電晶體VT12、第十四電容C14、第十五電容C15及變壓器Tl構成振蕩電路。同時開關電晶體VTll、VT12兼作功率開關，其為橋路的有源側，第十四電容C14和第十五電容C15是無源支路，電感Lll和第十三電容C13及螢光燈FL組成電壓諧振網絡。當電子鎮流器通入市電後，經整流濾波後，整流濾波電路的輸出端可得到約300V的直流電壓。電流經第i^一電阻Rll對啟動電容C12充電.當啟動電容C12兩端電壓升高到雙向觸發二極體D12的轉折電壓值後，雙向觸發二極體D12擊穿導通，啟動電容C12通過第二開關電晶體VT12的基極和發射極放電，第二開關電晶體VT12導通，此時，電流經整流濾波電路輸出端Vdc通過第十 四電容C14、燈絲FL2、第十三電容C13、燈絲FLl、電感LI 1、變壓器初級線圈La、第二開關電晶體VT12和接地端形成迴路。此間，對第十三電容充電。電流隨第二開關電晶體VT12導通程度而變化。當流過變壓器初級線圈La的電流在變壓器的兩個次級線圈Lb和Lc的兩端產生感應電勢時，該感應電勢的極性是各繞組同名端為負(即次級線圈Lc的接地端和另一次級線圈Lb與第十二電阻連接端)。由此，次級線圈Lc上的感應電勢使得第二開關電晶體VT12基極的電位進一步升高，其集電極電流進一步增大，這個正反饋過程，使其迅速進入飽和導通狀態。第二開關電晶體VT12完全導通後，啟動電容C12將通過第十一二極體Dll和第二開關電晶體VT12放電，致第二開關電晶體VT12基極電位呈下降趨勢，使其集電極電流下降，而變壓器次級線圈Lb、Lc中產生的感應電勢將阻止集電極電流減少，所產生的感應電勢的極性是同名端為正(即次級線圈Lc的接地端和另一次級線圈Lb與第十二電阻連接端)。於是第二開關電晶體VT12基極電位下降截止，第一開關電晶體VTll基極電位升高而躍變為飽和導通，此時，電流經整流濾波電路輸出端Vdc通過第一開關電晶體VT11、變壓器初級線圈La、電感L11、燈絲FL1、第十三電容C13、燈絲FL2、第十五電容Cl5和接地端形成迴路。此間，對第十三電容充電。與前述的第二開關電晶體VT12由飽和至截止情況相同，正反饋又使得第一開關電晶體VTll迅速退出飽和變為截止狀態。如此周而復始，第一開關電晶體VTll和第二開關電晶體VT12輪流導通，流過第十三電容C13的電流方向也不斷改變。由第十三電容C13、電感Lll及燈絲FLl和FL2組成的LC網絡發生串聯諧振，如此，在第十三電容C13兩端產生的高壓脈衝，施加到燈管上，使螢光燈點燃。燈點燃後電感Lll起限流的作用。目前，大量使用的電子鎮流器，多採用上述現有技術，其所存在的缺點有如下幾
佔-
^ \\\.[0010]I)啟動該電路時，會產生很大的浪湧衝擊電流，約為正常工作電流十幾倍至數十倍，易造成電路元件損壞。2)整流濾波電路導通角很小，形成幅度很高的窄脈衝電流，導致電流總諧波失真，同時引起輸入電壓波形畸變。3)功率因數低，約為0.5左右，對公共電網造成較大的汙染。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種電子鎮流器開關電路，該電路可有效濾除市電交流中的高次諧波信號，充分提高線路傳輸功率因數。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為:本實用新型的電子鎮流器開關電路，包括整流電路、濾波電路、半橋逆變電路及LC諧振電路，在市電供電與整流電路之間還設有一個雙Π型LC射頻幹擾濾波電路，在整流電路輸出端與半橋逆變電路間 還設有控制半橋逆變電路通斷的功率因數校正電路。所述雙Π型LC射頻幹擾濾波電路中的電感由兩個繞組匝數相同但相位相反的電感構成。所述功率因數校正電路為有源PFC電路，其中的控制器為MCU單片機。所述MCU單片機型號為AT90PWM2。在與所述LC諧振電路相聯接的負載電路中還設有正溫度係數熱敏電阻。在所述半橋逆變電路中的輸出端與地端之間串接有RC緩衝電路。與現有技術相比，本實用新型由於在原有電路中增加了雙Π型LC射頻幹擾濾波電路，大大提高了交流市電中高次諧波信號的濾除，使得該電路整流效果更理想，又由於在電路中增設了以MCU單片機為控制器的有源PFC電路，使電路傳輸功率因數可提高至0.95以上，從而，降低了無用功率對電網的汙染。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1為本實用新型電路原理圖。圖2為現有技術中電子鎮流器開關電路原理圖。說明書附圖標記如下:整流電路1、雙Π型LC射頻幹擾濾波電路2、半橋逆變電路3、功率因數校正電路4。
具體實施方式
[0027]如圖1所示，本實用新型的電子鎮流器開關電路，包括全橋整流的整流電路1、濾波電路、半橋逆變電路3及LC諧振電路，在市電供電與整流電路之間還設有一個雙Π型LC射頻幹擾濾波電路2，該濾波電路2中的電感LI由兩個繞組匝數相同但相位相反的電感構成，其可有效濾除市電交流中的高次諧波信號。在整流電路I輸出端與半橋逆變電路3間還設有一控制半橋逆變電路3通斷的功率因數校正電路4，該功率因數校正電路4為有源PFC電路，其中的控制器為MCU單片機，所述MCU單片機型號為AT90PWM2，其可使整流電路輸入的交流市電電流與交流市電電壓的波形匹配，使其呈正弦波形，有效提高電路的功率因數。功率因數可達0.95以上，總諧波電流失真可限制在15% 25%的範圍內。該功率因數校正電路4由二極體D1、D2、第一電阻R1、第二電感L2、啟動電容C3和控制器MCU構成，第一開關MOS管VTl和第二開關MOS管VT2組成半橋逆變電路3，第六電容C6、第三電感L3和第八電容C8構成LC串聯諧振電路。在負載螢光燈FL的兩端還並接有熱敏電阻RT，該電阻RT為正溫度係數熱敏電阻，其作用是在螢光燈FL啟動過程中，為其燈絲提供一個預熱過程，防止燈絲因電流過大而損失，由此延長螢光燈管的壽命。在所述半橋逆變電路3中的輸出端與地端之間串接有由第三電阻R3和第七電容C7構成的RC緩衝電路，該緩衝電路可有效濾除開關MOS管產生的噪聲。本實用新型的工作原理:如圖1所示，控制器MCU內設置有IR2155驅動電路，IR2155驅動電路為高壓、高速MOS柵極驅動專用集成電路。改變其2腳與3腳間的第二電阻R2及外接的第四電容C4，就可改變其振蕩頻率。其內振蕩器的輸出信號控制7腳(即高端Ho)與5腳(即低端Lo)輸出電位，從而驅動第一開關MOS管VTl和第二開關MOS管VT2交替導通。由於兩隻開關MOS管VT1、VT2的電路中均加有死區時間控制電路，兩路輸出的方波脈衝間有約I秒的間隔，這就保證了兩隻開關MOS管VT1、VT2不會同時導通。IR2155的Vb端，即8腳為高端輸出懸浮電源電壓,最高可達615V ;Vs端，即6腳為高端輸出懸浮電源偏移電壓，最高為600V。接通電源後，直流電壓通過第一電阻Rl對啟動電容C3充電，當啟動電容C3上的電壓升至8.4V的門限時，IR2155被啟動。集成塊工作正常後，自舉二極體D3對第五電容C5充電，為集成塊高端輸出電路供電。由此,使集成塊驅動開關MOS管VT1、VT2輪流導通，在中點輸出佔空比為50%的方波脈衝電壓對螢光燈FL供電。熱敏電阻RT在室溫下的電阻值很小，啟動前燈絲預熱電流經過熱敏電阻RT使其發熱，約經I秒後可達到居裡點，電阻值就急劇增大，這時熱敏電阻RT相當於斷路。電流流經第八電容C8，使第六電容C6、第三電感L3和第八電容C8構成LC串聯諧振電路發生諧振，在第八電容C8上產生高壓並將螢光燈點燃。有源功率因數校正電路具有的優點:它使輸入電流基本上按輸入電壓的正弦波形變化，在交流輸入電壓的一個半周內，輸入電流將是一串峰值電流隨輸入電壓瞬時值變化的三角波。因為三角波電流的平均值是其峰值電流的一半，濾除高頻分量後，輸入電流基本上是一個按正弦波規律變化的波形，且與輸入電壓間沒有相移，電路的功率因數可以達到0.95以上，諧波失真亦可很小，且輸入電流的總諧波含量極低，其提供給逆變電路的直流電壓能夠在交流電源電壓從85 -275V大範圍變化時保持直流輸出電壓恆定不變，使燈管能夠恆功率輸出，且提供的直流電壓的紋波電壓較小而使燈管的電流波峰係數CCF可接近為1.4的理想值。
權利要求1.一種電子鎮流器開關電路，包括整流電路(I)、濾波電路、半橋逆變電路(3 )及LC諧振電路，其特徵在於:在市電供電與整流電路(I)之間還設有一個雙Π型LC射頻幹擾濾波電路(2 )，在整流電路(I)輸出端與半橋逆變電路(3 )間還設有控制半橋逆變電路(3 )通斷的功率因數校正電路(4)。
2.根據權利要求1所述的電子鎮流器開關電路，其特徵在於:所述雙Π型LC射頻幹擾濾波電路(2)中的電感(LI)由兩個繞組匝數相同但相位相反的電感構成。
3.根據權利要求1所述的電子鎮流器開關電路，其特徵在於:所述功率因數校正電路(4)為有源PFC電路，其中的控制器為MCU單片機。
4.根據權利要求3所述的電子鎮流器開關電路，其特徵在於:所述MCU單片機型號為AT90PWM2。
5.根據權利要求1所述的電子鎮流器開關電路，其特徵在於:在與所述LC諧振電路相聯接的負載電路中還設有正溫度係數熱敏電阻(RT)。
6.根據權利要求1所述的電子鎮流器開關電路，其特徵在於:在所述半橋逆變電路(3)中的輸出端與地端之間串接有RC緩衝電路。
專利摘要本實用新型要解決的技術問題是提供一種電子鎮流器開關電路，該電路可有效高次諧波信號，充分提高線路傳輸功率因數。其包括整流電路、濾波電路、半橋逆變電路及LC諧振電路，在市電供電與整流電路之間還設有一個雙∏型LC射頻幹擾濾波電路，在整流電路輸出端與半橋逆變電路間還設有控制半橋逆變電路通斷的功率因數校正電路。與現有技術相比，本實用新型由於在原有電路中增加了雙∏型LC射頻幹擾濾波電路，大大提高了交流市電中高次諧波信號的濾除，使得該電路整流效果更理想，又由於在電路中增設了以MCU單片機為控制器的有源PFC電路，使電路傳輸功率因數可提高至0.95以上，從而，降低了無用功率對電網的汙染。
文檔編號H05B41/282GK202979431SQ201220541598
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者孫偉遠 申請人:深圳市貴鴻達電子有限公司