高強度放電燈鎮流器電路的製作方法
2024-03-08 13:14:15 1
專利名稱：高強度放電燈鎮流器電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於控制技術領域，涉及一種電路，具體涉及一種改進的高強
度放電燈(High Intensity Discharge La即s， HID Lamps)的鎮流器電路，
特別是採用雙極型電晶體半橋逆變電路結構的低成本電子鎮流器電路。
背景技術：
高強度放電燈具有負阻效應，放電電阻隨電壓升高急劇下降，工作時 必須加限流裝置。典型的方法採用串聯電感鎮流器，燈管兩端並聯啟動一 點火電路來實現穩定地工作和啟動。電感鎮流器具有穩定可靠的優點，但 體積大。電子鎮流器採用較高的振蕩頻率對放電燈管供電，電感阻抗隨工 作頻率升高而提高，故在較高頻率下可用小電感代替原來很大的電感器， 縮小了鎮流器的整體體積。高強度放電燈的啟動電壓高，如電極間隙4. 2mm 的35W氙氣燈的冷啟動電壓4000—5000V,啟動後進入連續的放電狀態的 電壓降85V，故必須附加啟動-點火電路，提供瞬態高電壓以擊穿燈管內的 氣體，氣體擊穿後進入持續導電狀態。經典的日光燈啟動器(司打脫)採 用短路鎮流器輸出端加熱燈絲，延時後瞬間斷路，切斷鎮流器電流，造成 鎮流線圈自感應產生高電壓。傳統的汽車點火器採用的漏磁變壓器能產生 10000V以上高壓。可根據不同的工作原理組成啟動器，只要能產生超過燈 管的起輝電壓完成點火任務，並能讓電路保持持續的放電電流即可。如， 電子節能燈大量採用LC串聯共振方法產生啟動高電壓。
高強度放電燈具有聲共振等特殊問題，無法採用一般的節能燈鎮流電 路。高強度放電燈鎮流器電路比節能燈電路複雜，國外普遍採用專用集成 電路、多採用全橋MOS功率器件的鎮流器，相應的成本高昂。目前高強度 放電燈，如汽車大燈用氤氣燈的電子鎮流器，附加的點火器產生25000V觸 發高壓，可瞬時擊穿熱態高壓氣體，但也對燈管壽命造成了影響；點火電 壓高，對線路絕緣要求十分嚴格，給安裝和使用帶來了困難。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種高強度放電燈的低 成本電子鎮流器電路。
本發明包括AC-DC轉換模塊和DC-AC逆變電路模塊。 AC-DC轉換模塊包括橋式整流器VD1、壓敏電阻VR1、濾波電感L1、第 一濾波電容C5、第二濾波電容C6、保險絲F;橋式整流器VD1的一個輸入 端與壓敏電阻VR1的一端和單相交流電源的一端連接，橋式整流器VD1的 另一個輸入端與壓敏電阻VR1的另一端和保險絲F的一端連接，保險絲F 的另一端與單相交流電源的另一端連接；橋式整流器VD1的一個輸出端與 濾波電感Ll的一端連接，濾波電感Ll的另一端與第一濾波電容C5的一端 連接，橋式整流器VD1的另一個輸出端與第二濾波電容C6的一端連接，第 二濾波電容C6的另一端與第一濾波電容C5的另一端連接。通過AC-DC轉 換模塊將交流電源轉換成直流電源。
DC-AC逆變電路模塊包括第一功率雙極型電晶體VT1、第二功率雙極型 電晶體VT2、啟動充電電阻R1、啟動電容C1、放電二極體VD2、雙向二極 管VD3、高頻電容C4、第一發射極電阻R4、第二發射極電阻R5、旁路電阻 R6、初級線圈Tla、第一副線圈Tlb和與第一副線圈Tlb反相的第二副線 圈Tlc;第一選頻電容C2的一端與第一 Q值調節電阻R2的一端連接、第 一 Q值調節電阻R2的另一端與第一選頻電感L2的一端連接、第一選頻電 感L2的另一端與第一功率雙極型電晶體VT1的基極連接、第一功率雙極型 電晶體VT1的發射極與第一發射極電阻R4的一端連接，第二選頻電容C3 的一端與第二 Q值調節電阻R3的一端連接、第二 Q值調節電阻R3的另一 端與第二選頻電感L3的一端連接、第二選頻電感L3的另一端與第二功率 雙極型電晶體VT2的基極和雙向二極體VD3的一端連接，第二功率雙極型 電晶體VT2的發射極與第二發射極電阻R5的一端連接；第一發射極電阻 R4的另一端與初級線圈Tla的一端、第一副線圈Tlb的一端、旁路電阻R6 的一端、高頻電容C4的一端、放電二極體VD2的負極、第二功率雙極型晶 體管VT2的集電極連接，第一副線圈Tlb的另一端與第一選頻電容C2的另 一端連接；第二選頻電容C3的另一端與第二副線圈Tlc的一端連接、第二
發射極電阻R5的一端與第二功率雙極型電晶體VT2的發射極連接，啟動電 容Cl的 一端、第二副線圈Tlc的另一端和第二發射極電阻R5另一端與橋 式整流器VD1的另一個輸出端和第二濾波電容C6的一端連接；啟動電容 Cl的另一端與雙向二極體VD3的另一端、放電二極體VD2的正極和啟動充 電電阻Rl的一端連接；啟動充電電阻Rl的另 一端、高頻電容C4的另一端、 旁路電阻R6的另一端、第一功率雙極型電晶體VT1的集電極與濾波電感 Ll的另一端和第一濾波電容C5的一端連接。
初級線圈Tla的另一端與鎮流電感L4的一端連接、另一端與高強度放 電燈的一極連接，啟動器S的一端與鎮流電感L4的抽頭連接，啟動器S的 另一端與第一濾波電容C5的另一端和第二濾波電容C6的另一端、以及高 強度放電燈的另一極連接。
本發明的電子鎮流器電路通過內部鎮流電感與外部高強度放電燈串 聯，以穩定弧光放電電流，啟動-點火器的高壓輸出並聯在高強度放電燈的 電極兩端，為冷態高強度放電燈提供啟動所需點火高壓。本發明採用兩個 RLC選頻網絡預選擇振蕩頻率，避免外接高強度氣體放電燈的聲共振。本 發明採用雙極型電晶體半橋逆變電路，元器件成熟可靠、成本低廉、來源 豐富。
圖l為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步對本發明說明。
附圖1給出採用低成本的雙極型電晶體(BJT)組成的預先選頻避開高 強度放電燈的聲共振區的直流-交流逆變的鎮流器電路。圖形符號中，與功 率電源有關的元器件前標註了 "V"。
該高強度放電燈鎮流器電路包括AC-DC轉換模塊和DC-AC逆變電路模塊。
AC-DC轉換模塊包括橋式整流器VD1、壓敏電阻VR1、濾波電感L1、第 一濾波電容C5、第二濾波電容C6、保險絲F;橋式整流器VD1的一個輸入 端與壓敏電阻VR1的一端和單相交流電源的一端連接，橋式整流器VD1的另一個輸入端與壓敏電阻VR1的另一端和保險絲F的一端連接，保險絲F 的另一端與單相交流電源的另一端連接；橋式整流器VD1的一個輸出端與 濾波電感Ll的一端連接，濾波電感Ll的另一端與第一濾波電容C5的一端 連接，橋式整流器VD1的另一個輸出端與第二濾波電容C6的一端連接，第 二濾波電容C6的另一端與第一濾波電容C5的另一端連接。從交流電源引 入的電流首先通過串聯在輸入端的保險絲F，然後並聯上壓敏電阻VR1。經 過濾除電網的高電壓尖脈衝後，輸出到橋式整流器VD1的輸入端，整流後的 脈動直流通過橋式整流電路的另外兩端輸出。電源濾波電感L1串聯在VD1 輸出和第一、第二電源濾波電容C5和C6串聯組合成總的等效電源濾波電 容之間，形成倒L濾波電路，構成了鎮流器的AC — DC模塊。電源濾波電感 Ll不僅平滑了橋式整流輸出脈動電流，還阻止了後端逆變電路產生的高次 諧波對電網的汙染。C5、 C6串聯等效於一個總電容，它並聯在經L1的直 流電源輸出的兩端上，其中C5、 C6的串接點作為直流電源的中點輸出。
DC-AC逆變電路模塊包括第一功率雙極型電晶體VT1、第二功率雙極型 電晶體VT2、啟動充電電阻R1、啟動電容C1、放電二極體VD2、雙向二極 管VD3、高頻電容C4、第一發射極電阻R4、第二發射極電阻R5、旁路電阻 R6、初級線圈Tla、第一副線圈Tlb和與第一副線圈Tlb反相的第二副線 圈Tlc;第一選頻電容C2的一端與第一 Q值調節電阻R2的一端連接、第 一 Q值調節電阻R2的另一端與第一選頻電感L2的一端連接、第一選頻電 感L2的另一端與第一功率雙極型電晶體VT1的基極連接、第一功率雙極型 電晶體VT1的發射極與第一發射極電阻R4的一端連接，第二選頻電容C3 的一端與第二 Q值調節電阻R3的一端連接、第二 Q值調節電阻R3的另一 端與第二選頻電感L3的一端連接、第二選頻電感L3的另一端與第二功率 雙極型電晶體VT2的基極和雙向二極體VD3的一端連接，第二功率雙極型 電晶體VT2的發射極與第二發射極電阻R5的一端連接；第一發射極電阻 R4的另一端與初級線圈Tla的一端、第一副線圈Tlb的一端、旁路電阻R6 的一端、高頻電容C4的一端、放電二極體VD2的負極、第二功率雙極型晶 體管VT2的集電極連接，第一副線圈Tlb的另一端與第一選頻電容C2的另 一端連接；第二選頻電容C3的另一端與第二副線圈Tlc的一端連接、第二
發射極電阻R5的一端與第二功率雙極型電晶體VT2的發射極連接，啟動電 容Cl的一端、第二副線圈Tlc的另一端和第二發射極電阻R5另一端與橋 式整流器VD1的另一個輸出端和第二濾波電容C6的一端連接；啟動電容 Cl的另一端與雙向二極體VD3的另一端、放電二極體VD2的正極和啟動充 電電阻R1的一端連接；啟動充電電阻R1的另一端、高頻電容C4的另一端、 旁路電阻R6的另一端、第一功率雙極型電晶體VT1的集電極與濾波電感 Ll的另一端和第一濾波電容C5的一端連接。當啟動電容器C1上的電壓超 過雙向二極體VD3的擊穿閾值，該管導通，電流注入功率電晶體VT2的基 極並造成此電晶體導通，通過放電二極體VD2向VT2釋放啟動電容Cl上的 電荷；完成啟動任務後，逆變電路會自動維持振蕩。
初級線圈Tla的另一端與鎮流電感L4的一端連接、另一端與高強度放 電燈的一極連接，啟動器S的一端與鎮流電感L4的抽頭連接，啟動器S的 另一端與第一濾波電容C5的另一端和第二濾波電容C6的另一端，以及高 強度放電燈的另一極連接。啟動器可以採用有觸點的輝光啟動器，或者無 觸點的電子啟動器。
各元器件的參考參數如下保險絲F—1A， VR1—470壓敏電阻，橋式 整流器VD1—1N4007或1N4148，濾波電感L1—lmH， C5、 C6—10 u F/400V， Rl—680K Q /1/4W， C1—0. 022 p F/400V， VD2—1N4007或1N4148， VD3—DB3， VT1、 VT2—BUL580或BUL810， R4—0. 5 1. 0Q/1W， R5—0. 5 1. 0 Q/1W， C4一2200pF/630V， R6—470KQ/1/4W， L4—漏磁電感線圈設計，取決於燈 管的功率、工作電流和電壓降和鎮流器工作頻率，提高線圈的匝數，確保 磁芯沒有出現磁飽和，抽頭的匝數l: 4 1 5; S—無並聯電容器的輝光 啟動器或者無觸點啟動器，L2、 C2根據所用高強度放電燈管的共振頻率區 決定，L3、 C3取值與L2、 C2相同；R2、 R3—阻值相同。T1—磁環，Tla— 6 8距，Tlb、 Tlc-各3 4距。
權利要求
1、高強度放電燈鎮流器電路，包括AC-DC轉換模塊和DC-AC逆變電路模塊，其特徵在於AC-DC轉換模塊包括橋式整流器VD1、壓敏電阻VR1、濾波電感L1、第一濾波電容C5、第二濾波電容C6、保險絲F；橋式整流器VD1的一個輸入端與壓敏電阻VR1的一端和單相交流電源的一端連接，橋式整流器VD1的另一個輸入端與壓敏電阻VR1的另一端和保險絲F的一端連接，保險絲F的另一端與單相交流電源的另一端連接；橋式整流器VD1的一個輸出端與濾波電感L1的一端連接，濾波電感L1的另一端與第一濾波電容C5的一端連接，橋式整流器VD1的另一個輸出端與第二濾波電容C6的一端連接，第二濾波電容C6的另一端與第一濾波電容C5的另一端連接；DC-AC逆變電路模塊包括第一功率雙極型電晶體VT1、第二功率雙極型電晶體VT2、啟動充電電阻R1、啟動電容C1、放電二極體VD2、雙向二極體VD3、高頻電容C4、第一發射極電阻R4、第二發射極電阻R5、旁路電阻R6、初級線圈T1a、第一副線圈T1b和與第一副線圈T1b反相的第二副線圈T1c；第一選頻電容C2的一端與第一Q值調節電阻R2的一端連接、第一Q值調節電阻R2的另一端與第一選頻電感L2的一端連接、第一選頻電感L2的另一端與第一功率雙極型電晶體VT1的基極連接、第一功率雙極型電晶體VT1的發射極與第一發射極電阻R4的一端連接，第二選頻電容C3的一端與第二Q值調節電阻R3的一端連接、第二Q值調節電阻R3的另一端與第二選頻電感L3的一端連接、第二選頻電感L3的另一端與第二功率雙極型電晶體VT2的基極和雙向二極體VD3的一端連接，第二功率雙極型電晶體VT2的發射極與第二發射極電阻R5的一端連接；第一發射極電阻R4的另一端與初級線圈T1a的一端、第一副線圈T1b的一端、旁路電阻R6的一端、高頻電容C4的一端、放電二極體VD2的負極、第二功率雙極型電晶體VT2的集電極連接，第一副線圈T1b的另一端與第一選頻電容C2的另一端連接；第二選頻電容C3的另一端與第二副線圈T1c的一端連接、第二發射極電阻R5的一端與第二功率雙極型電晶體VT2的發射極連接，啟動電容C1的一端、第二副線圈T1c的另一端和第二發射極電阻R5另一端與橋式整流器VD1的另一個輸出端和第二濾波電容C6的一端連接；啟動電容C1的另一端與雙向二極體VD3的另一端、放電二極體VD2的正極和啟動充電電阻R1的一端連接；啟動充電電阻R1的另一端、高頻電容C4的另一端、旁路電阻R6的另一端、第一功率雙極型電晶體VT1的集電極與濾波電感L1的另一端和第一濾波電容C5的一端連接；初級線圈T1a的另一端與鎮流電感L4的一端連接、另一端與高強度放電燈的一極連接，啟動器S的一端與鎮流電感L4的抽頭連接，啟動器S的另一端與第一濾波電容C5的另一端和第二濾波電容C6的另一端、以及高強度放電燈的另一極連接。
全文摘要
本發明涉及高強度放電燈鎮流器電路。現有電路比較複雜、成本高昂。本發明包括AC-DC轉換模塊和DC-AC逆變電路模塊。AC-DC轉換模塊包括橋式整流器VD1、壓敏電阻VR1、濾波電感L1、濾波電容C5和C6；DC-AC逆變電路模塊包括功率雙極型電晶體VT1和VT2、啟動充電電阻R1、啟動電容C1、放電二極體VD2、雙向二極體VD3、高頻電容C4、發射極電阻R4和R5、旁路電阻R6、初級線圈T1a、副線圈T1b和與T1b的副線圈T1c；初級線圈T1a與鎮流電感L4連接，啟動器S的一端與鎮流電感L4的抽頭連接，另一端與濾波電容C5和C6連接。本發明採用雙極型電晶體半橋逆變電路，元器件成熟可靠、成本低廉、來源豐富。
文檔編號H05B41/288GK101351070SQ20081012039
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月26日 優先權日2008年8月26日
發明者胡建人 申請人:杭州電子科技大學