新型高強度氣體放電燈電子鎮流器的製作方法
2023-11-11 13:12:57
專利名稱：新型高強度氣體放電燈電子鎮流器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高強度氣體放電燈電子鎮流器，屬於電子技術領域。
背景技術：
以往鎮流器內低壓電源(15V-20V)過於複雜，同時電源位置放置不當，影響鎮流器功率因數提高。另外，功率場效應管在推挽驅動變壓器驅動下極易發熱，影響場效應管的正常工作。
鎮流器的啟動電路、恆功率電路以往資料介紹的方法不很可靠，不僅結構複雜，而且成本過高。
實用新型內容 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，用於克服上述已有同類產品的不足，解決(1)、低壓電源過於複雜，同時電源位置放置不當，影響鎮流器功率因數提高的問題；(2)、功率場效應管在推挽驅動變壓器驅動下易於發熱，影響場效應管的正常工作問題；(3)、鎮流器的啟動電路、恆功率電路不夠可靠，又複雜，成本高的問題。
為了解決上述問題，本實用新型採用了以下技術方案。
一種新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，包括橋式整流濾波電路、高功率因數校正電路，低壓電源，驅動控制電路，功率檢測電路，功率場效應管的驅動電路及啟動鎮流電路，其特徵是在功率場校應管驅動電路之前在地線上設一電阻R6。
所述的驅動控制電路包括有單片機，單片機的其中兩個引角分別與信號放大驅動電路連接。
所述的驅動控制電路還包括有信號轉換電路，單片機的其中一個引角與信號轉換電路連接。
單片機的其中一個引角與濾波放大電路連接。
在高功率因數校正電路之後接濾波電容C1。
將低壓電源部分連接到I部分之後；低壓電源內的TOP221的低壓電源控制電路設計如下在儲能變壓器T4的副邊繞阻上的二極體D2後直接聯接低壓電源控制電路部分，使控制電路簡化，在低壓電源控制電路部分內，首先接一電阻R1，在其下接到PNP型三極體VT1的發射極上，在VT1集電極接二極體D3，二極體後接TOP221的控制極並與電容C3穩壓二極體DW1並聯頂端相聯；在VT1的柵極接一電阻R3，電阻R3向上接一電阻R2與R1並聯，向下接一可調基準源DW2，在DW2的控制極向上接電阻R4與R1及R2並聯，向下接一電阻R5到地，而C3、DW1、DW2及R5同時接地，上述電路為TOP221的控制電路。
其中啟動鎮流電路中，在功率場效應管MOSFET1及MOSFET2之間引一條線接一電感T1的原邊繞組T1-1上，在T1-1之後接三條通路，一條首先接一常開開關K1上，其後接一電容C4，在C4之後接到電容C6及C7之間；第二條用於接燈泡，燈泡後接一電感T2的原邊繞組T2-1，在其後接電感T1的副邊繞組T1-2，其後接到C6與C7之間；第三條通路首先接一常閉開關K2上，在K2之後接一電容C5，C5再聯到T2-1及T1-2之間；K1和K2開關是由繼電器的常開和常閉觸點完成。
有兩個功率場效應管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽變壓器T3驅動；T1的原邊由驅動控制電路驅動，而副邊T3-3，T3-2則分別驅動MOSFET1及MOSFET2的控制極；在T3副邊繞組T3-3上端邊接一穩壓管DW3，後接二極體D4，再接到MOSFET1的柵極G1點，該DW3與D4串聯結構，或用幾個二極體直接串聯等效完成；在MOSFET1的柵極G1點接到一PNP型三極體VT2的發射極上，在VT2集電極接一二極體D6，二極體與T3-3繞組下端及MOSFET1的源極A點相聯，三極體VT2的柵極接二極體D5，二極體又接於T3副邊繞組T3-3上端，完成反抽電路。
本實用新型產生了如下積極效果。
(1)、首先是將低壓電源部分(15V-20V)II部分由原來的在高功率因數校正電路I部分之前，移動到I部分之後，這樣II部分對I部分影響小，使鎮流器的功率因數大幅度的提高，又對II部分給與簡化。(2)、當C2兩端電壓變化時，如升高，則經R4及R5分壓到DW2的控制極電壓也升高，隨之DW2內阻減少，R3與R2電阻交叉點電壓下降，使三極體VT1柵極電壓下降，從而使流過D3的電流加大，這樣TOP221工作時打開的脈寬減少，使儲能電感T4通過D2向C2泵電荷減少，從而使C2電容電壓下降，完成反饋調節。DW1主要起限壓保護作用。(3)、在功率場校應管驅動電路III部分之前在地線上設一電阻R6(0.1-0.5Ω)，主要是檢測R6兩邊電壓來替代其電流，並設有濾波放大電路，檢出R6兩邊平均電壓，輸到驅動控制電路，對功率場效應管MOSFET1及MOSFET2開關進行頻率調節，達到對燈功率控制的目的。(4)、本實用新型獨創結構可使在死區時G1點和G2點都在零電壓以下，從而使兩管可靠關閉，抗幹撓波能力強。在G1點與A點之間的穩壓管DW3與DW4起到保護柵極的作用。(5)、在啟動時燈兩邊電壓為C4電壓加上T1-2兩邊的電壓，這電壓足以將燈擊穿，產生燈弧，在燈點燃之後，將MOSFET1及MOSFET2開關頻率調到燈正常工作頻率上，之後將K1打開K2關閉，將第一路啟動電路分離，接上C5電容目的是在燈正常工作時起到給燈濾波的作用。而燈後的T2-1繞組主要是驅動控制電路測試燈是否點亮之用。燈正常工作時，燈電流是在T1-1與T1-2共同鎮流下穩定工作。
圖1是本實用新型的電路圖；圖2是驅動控制電路圖。
具體實施方式
如圖1、圖2，本實用新型的實施例是由橋式整流濾波電路、高功率因數校正電路I，其後是低壓電源II，驅動控制電路及由電容C1與電阻R6及濾波放大電路共同組成的功率檢測電路，功率場效應管MOSFET1及MOSFET2的驅動電路III及啟動鎮流電路IV組成。
所述的驅動控制電路包括有單片機，單片機的其中兩個引角分別與信號放大驅動電路連接。單片機的型號可以選用80C196。
所述的驅動控制電路還包括有信號轉換電路，單片機的其中一個引角與信號轉換電路連接。與信號轉換電路相連的變壓器T2-2的作用是將原邊繞組T2-1的電流信號取出。
單片機的其中一個引角與濾波放大電路連接。
驅動控制電路的核心部件是單片機，單片機發出的信號通過信號放大驅動電路，控制推挽變壓器原邊T3-1，從而控制兩個MOSFET功率場效應管，達到驅動燈電流的作用。單片機發出的信號是頻率不同的方波信號，它的頻率是MOSFET功率場效應管的開關頻率，也就是燈電流的交變頻率。單片機發出信號頻率在一定範圍內周期性地從高到低，再從低到高循環變化，有效抑制HID燈聲諧振，同時單片機又接收濾波放大電路傳來的流過電阻R6的電流大小的信號，根據這一信號來調整變頻範圍，也就是調整燈平均頻率的高低，達到控制燈電流及燈功率的目的。
將低壓電源部分(15V-20V)II部分由原來的在高功率因數校正電路I部分之前，移動到I部分之後，這樣II部分對I部分影響小，使鎮流器的功率因數大幅度的提高，又對II部分給與簡化，如圖1，II部分內的對於TOP221的控制部分V部分設計如下在儲能變壓器T4的副邊繞阻上的二極體D2後直接聯接低壓電源控制電路V部分，使控制電路簡化，在低壓電源控制電路V部分內，首先接一電阻R1，在其下接到PNP型三極體VT1的發射極上，在VT1集電極接二極體D3，二極體後接TOP221的控制極並與電容C3穩壓二極體DW1並聯頂端相聯。在VT1的柵極接一電阻R3，電阻R3向上接一電阻R2與R1並聯，向下接一可調基準源DW2(TL431)，在DW2的控制極向上接電阻R4與R1及R2並聯，向下接一電阻R5到地，而C3、DW1、DW2及R5同時接地，上述電路為TOP221的控制電路。工作原理是當C2兩端電壓變化時，如升高，則經R4及R5分壓到DW2的控制極電壓也升高，隨之DW2內阻減少，R3與R2電阻交叉點電壓下降，使三極體VT1柵極電壓下降，從而使流過D3的電流加大，這樣TOP221工作時打開的脈寬減少，使儲能電感T4通過D2向C2泵電荷減少，從而使C2電容電壓下降，完成反饋調節。DW1主要起限壓保護作用。
對於高強度氣體放電燈(HID)，恆功率調節是一個非常關鍵的問題，以前資料介紹的方法都過於複雜，本人發明方法如下如圖1，由於電路中有高功率因數校正電路I那麼在二極體D1之後C1電容兩邊電壓基本恆定，流過地線上電阻R6的電流乘以電容C1兩邊電壓VC1，就等於燈消耗的功率，而VC1基本恆定，那麼檢測和控制流過R6電阻的電流就可控制功率。因此為完成上述功能在I部分之後接濾波電容C1，而在功率場校應管驅動電路III部分之前在地線上設一電阻R6(0.1-0.5Ω)，主要是檢測R6兩邊電壓來替代其電流，並設有濾波放大電路，檢出R6兩邊平均電壓，輸到驅動控制電路，對功率場效應管MOSFET1及MOSFET2開關進行頻率調節，達到對燈功率控制的目的。
該鎮流器採用半橋驅動方式，這樣有兩個功率場效應管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽變壓器T3驅動。T3的原邊由驅動控制電路驅動，而副邊T3-3，T3-2則分別驅動MOSFET1及MOSFET2的控制極。此種方式結構簡單，但功率場效應管易發熱，為解決這一問題，以MOSFET1場效應管驅動電路為例來說明。在T3副邊繞組T3-3上端邊接一穩壓管DW3，後接二極體D4，再接到MOSFET1的柵極G1點，該DW3與D4串聯結構，也可用幾個二極體直接串聯等效完成。這一結構主要目的是在T3推挽交替變化中副邊電壓過零點時，有一死區時間，而在死區時間MOSFET1和MOSFET2都應處於關斷狀態，從而在下一時刻有一管子打開時，避免有兩管子同時打開的時刻，但在死區時間內，T3易有幹撓波存在，影響兩管在死區的關閉，使管發熱。本實用新型獨創結構可使在死區時G1點和G2點都在零電壓以下，從而使兩管可靠關閉，抗幹撓波能力強。為使功率場效應管關斷迅速，本人在MOSFET1的柵極G1點接到一PNP型三極體VT2的發射極上，在VT2集電極接一二極體D6，二極體與T3-3繞組下端及MOSFE11的源極A點相聯，三極體VT2的柵極接二極體D5，二極體又接於T3副邊繞組T3-3上端，完成反抽電路。在G1點與A點之間的穩壓管DW3與DW4主要是起保護柵極作用。
高強度氣體放電燈(HID)的啟動，在燃點過程中的鎮流是一關鍵技術，本實用新型設計了如圖1的IV部分電路。首先在功率場效應管MOSFET1及MOSFET2之間A點引一條線接一電感T1的原邊繞組T1-1上，在T1-1之後接三條通路，一條首先接一常開開關K1上，其後接一電容C4，在C4之後接到電容C6及C7之間的B點上。第二條用於接燈泡，燈泡後接一電感T2的原邊繞組T2-1，在其後接電感T1的副邊繞組T1-2，其後接到C6與C7之間B點上。第三條通路是首先接一常閉開關K2上，在K2之後接一電容C5，C5再聯到T2-1及T1-2之間上。而K1和K2開關是由繼電器的常開和常閉觸點完成。上述結構的工作原理是當燈在啟動時，K1關閉，K2打開，由於燈未點亮，所以第二路斷路，那麼在AB之間只有一條通路為T1-1、K1、C4通路，當MOSFET1及MOFET2交替打開時，當開關頻率接近T1-1及C4串聯諧振時，則發生諧振，那麼在電感T1-1及電容C4兩邊產生高電壓，相位相反。由於T1-1與T1-2是偶合在一塊的形成變壓器。在T1-1上的電壓又使T1-2繞組兩端產生電壓，電壓大小符合變壓器公式，調節變壓器T1的原副邊繞組可改變T1-2兩邊電壓之和，從圖1中可以看出在啟動時燈兩邊電壓為C4電壓加上T1-2兩邊的電壓，這電壓足以將燈擊穿，產生燈弧，在燈點燃之後，將MOSFET1及MOSFET2開關頻率調到燈正常工作頻率上，之後將K1打開K2關閉，將第一路啟動電路分離，接上C5電容目的是在燈正常工作時起到給燈濾波的作用。而燈後的T2-1繞組主要是驅動控制電路測試燈是否點亮之用。燈正常工作時，燈電流是在T1-1與T1-2共同鎮流下穩定工作。
權利要求1.一種新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，包括橋式整流濾波電路、高功率因數校正電路(I)，低壓電源(II)，驅動控制電路，功率檢測電路，功率場效應管的驅動電路(III)及啟動鎮流電路(IV)，其特徵是在功率場校應管驅動電路(III)之前在地線上設一電阻R6。
2.如權利要求1所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是所述的驅動控制電路包括有單片機，單片機的其中兩個引角分別與信號放大驅動電路連接。
3.如權利要求2所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是所述的驅動控制電路還包括有信號轉換電路，單片機的其中一個引角與信號轉換電路連接。
4.如權利要求2或3所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是單片機的其中一個引角與濾波放大電路連接。
5.如權利要求1所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是在高功率因數校正電路(I)之後接濾波電容C1。
6.如權利要求1所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是將低壓電源(II)部分連接到I部分之後；低壓電源(II)內的TOP221的低壓電源控制電路(V)設計如下在儲能變壓器T4的副邊繞阻上的二極體D2後直接聯接低壓電源控制電路(V)部分，使控制電路簡化，在低壓電源控制電路(V)部分內，首先接一電阻R1，在其下接到PNP型三極體VT1的發射極上，在VT1集電極接二極體D3，二極體後接TOP221的控制極並與電容C3穩壓二極體DW1並聯頂端相聯；在VT1的柵極接一電阻R3，電阻R3向上接一電阻R2與R1並聯，向下接一可調基準源DW2，在DW2的控制極向上接電阻R4與R1及R2並聯，向下接一電阻R5到地，而C3、DW1、DW2及R5同時接地，上述電路為TOP221的控制電路。
7.如權利要求1所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是其中啟動鎮流電路(IV)中，在功率場效應管MOSFET1及MOSFET2之間引一條線接一電感T1的原邊繞組T1-1上，在T1-1之後接三條通路，一條首先接一常開開關K1上，其後接一電容C4，在C4之後接到電容C6及C7之間；第二條用於接燈泡，燈泡後接一電感T2的原邊繞組T2-1，在其後接電感T1的副邊繞組T1-2，其後接到C6與C7之間；第三條通路首先接一常閉開關K2上，在K2之後接一電容C5，C5再聯到T2-1及T1-2之間；K1和K2開關是由繼電器的常開和常閉觸點完成。
8.如權利要求1所述的新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，其特徵是有兩個功率場效應管MOSFET1及MOSFET2，用一推挽變壓器T3驅動；T3的原邊由驅動控制電路驅動，而副邊T3-3，T3-2則分別驅動MOSFET1及MOSFET2的控制極；在T3副邊繞組T3-3上端邊接一穩壓管DW3，後接二極體D4，再接到MOSFET1的柵極G1點，該DW3與D4串聯結構，或用幾個二極體直接串聯等效完成；在MOSFET1的柵極G1點接到一PNP型三極體VT2的發射極上，在VT2集電極接一二極體D6，二極體與T3-3繞組下端及MOSFET1的源極A點相聯，三極體VT2的柵極接二極體D5，二極體又接於T3副邊繞組T3-3上端，完成反抽電路。
專利摘要本實用新型是一種新型高強度氣體放電燈電子鎮流器，由橋式整流濾波電路、高功率因數校正電路I，其後是低壓電源II，驅動控制電路及由電容C
文檔編號H05B41/36GK2783703SQ20052008019
公開日2006年5月24日 申請日期2005年1月17日 優先權日2005年1月17日
發明者周愛菊 申請人:周愛菊