一種無極燈高頻發生器電路的製作方法
2024-02-16 12:25:15
專利名稱：一種無極燈高頻發生器電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高頻發生器電路，尤其涉及一種用於無極燈的高頻發生器電路。
背景技術：
無極燈由高頻發生器、耦合器和燈泡三部分組成，其工作原理是首先把市電轉換 成直流電，再變換為高頻電能，高頻電能通過燈泡中心部位的耦合器產生高頻電磁場能量， 該電磁場能量以感應方式耦合到燈泡內，使燈泡內的氣體被擊穿形成等離子體，等離子體 受激原子返回基態時，產生出254nm的紫外線，燈泡內螢光粉受到紫外線激發而發出可見 光。 高頻發生器電路一般由功率因數校正電路和高頻振蕩電路組成，功率因數校正電 路向高頻振蕩電路提供穩定的電壓，高頻振蕩電路由濾波電路、高頻自激振蕩電路和啟動 觸發電路組成，其中，高頻自激振蕩電路向與其輸出相接的耦合電極提供高壓高頻電源，經 過耦合電極產生磁場，激發螢光氣體放電使燈泡發光。 但是，當燈泡遇到異常狀況，如燈泡接觸不良、耦合器失磁、殼體破碎等時，由於電 路中的電壓、電流急劇變化，會造成高頻電源電路中M0SFET管損壞，從而破壞電源電路。 因此，亟待一種改進的高頻發生器電路以克服上述缺陷。
實用新型內容本實用新型的主要目的在於提供一種具有保護電路的無極燈高頻發生器電路，使 其遇到泡體接觸不良、耦合器失磁等開路短路的異常狀況時保護電源電路，避免產品損壞。 本實用新型所提供的無極燈高頻發生電路，包括濾波整流電路、功率因數校正電 路、逆變電路、諧振電路及保護電路。所述濾波整流電路的輸入端接入交流電源、輸出端與 所述功率因數校正電路的輸入端相連，所述功率因數校正電路經過所述逆變電路後與所述 諧振電路相連，所述諧振電路的輸出端與無極燈相連。所述保護電路包括採樣電壓電路及 異常控制電路，所述採樣電壓電路的輸入端與所述諧振電路相連，所述異常控制電路的控 制端與所述採樣電壓電路的輸出端連接，所述異常控制電路的輸入端分別與所述逆變電路 及所述功率因數校正電路連接，所述異常控制電路的輸出端接地。 較佳地，所述諧振電路包括電感器及兩諧振電容，所述兩諧振電容串接在所述電 感器和地之間；所述採樣電壓電路包括採樣電容；所述採樣電容在兩所述諧振電容的連接 點引出異常保護採樣電壓至所述異常控制電路的控制端。當發生開路時，該異常保護採樣 電壓觸發異常控制電路啟動，從而使逆變電路停止工作。 較佳地，所述保護電路還包括電流檢測電路，所述電流檢測電路包括二極體及電 阻，所述二極體的陽極與所述電感器的次級繞組相接，所述二極體的陰極與所述電阻串聯 後與所述異常控制電路的控制端相接。當發生短路時，線圈及二極體的電流急劇上升，觸發 啟動異常控制電路工作。[0010] 採用本實用新型的無極燈高頻發生器電路，在電路發生異常狀況，例如燈泡殼體
破碎、漏氣等的開路或短路時，保護電路被觸發，從而控制逆變電路停止工作，達到保護電 源電路的目的。保障無極燈使用安全可靠的同時延長高頻發生器的使用壽命。 為使本實用新型更加容易理解，下面將結合附圖進一步闡述本實用新型的具體實
施例。
圖1為本實用新型的電路原理框圖； 圖2為本實用新型無極燈高頻發生器電路的局部原理圖； 圖3為本實用新型的功率因數校正電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和優選實施例對本實用新型作進一步說明。 參考圖l，圖2，本實用新型的無極燈高頻發生器電路包括濾波整流電路U1、功率 因數校正電路U2、逆變電路U3、諧振電路U4、保護電路U5及驅動電路U6。所述濾波整流電 路U1的輸入端接入交流電源、輸出端與所述功率因數校正電路U2的輸入端相連，所述功率 因數校正電路U2經過所述逆變電路U3後與所述諧振電路U4相連，所述諧振電路U4的輸 出端與無極燈J2相連，在所述功率因數校正電路U2與所述逆變電路U3之間設有驅動電路 U6。 所述保護電路U5包括採樣電壓電路U51及異常控制電路U52。所述採樣電壓電路 U51的輸入端與所述諧振電路U4相連，所述異常控制電路U52的控制端與所述採樣電壓電 路U51的輸出端連接，所述異常控制電路U52的輸入端分別與所述逆變電路U3及所述功率 因數校正電路U2連接，所述異常控制電路U52的輸出端接地。 電源信號經所述濾波整流電路Ul濾波整流後送至所述功率因數校正電路U2，所 述功率因數校正電路U2將輸入的低壓直流信號轉換成高壓直流信號，該直流信號經過所 述驅動電路U6觸發所述逆變電路U3，從而產生高頻交流信號以點亮無極燈J2，當出現異常 情況時保護電路U使逆變電路U3停止工作。 下面詳細描述無極燈高頻發生器電路的電路結構及工作原理。 具體地，本實用新型實施例的濾波整流電路U1採用通用的濾波整流電路。濾波電
路包括電容、電感等，整流電路可採用橋式整流器等。濾波整流電路的一般結構為本領域技
術人員熟知，故在此不再贅述。市交流電與濾波電路相連，其作用是防止燈電源噪聲竄入電
力網，幹擾其他用電設備；同時，可阻止電力網中的噪聲輸入燈電源，影響燈的正常工作。橋
式整流器對交流電進行整流後獲得後續電路工作的脈動直流供電。 如圖3所示，本實施例的功率因數控制器IC1可為MC33262晶片。MC33262通過 對輸入輸出條件及電感電流是否過零測試來控制MOSFET管的通斷，以達到產品整體工作 在高PF值，以使產品產生儘量低的諧波，以滿足IEC61000-3-2的要求。由於MC33262的
控制作用，使得輸入電流緊跟隨輸入電壓而變化，呈平滑的正弦波，並使線路功率因數高於 0. 99。 具體地，參考圖3，該功率因數校正電路U2主要由功率因數控制器IC晶片MC33262、 M0SFET管Ql、升壓變壓器T4、穩壓管D2、輸出電容C7及反饋環路組成。在Ql導 通時，穩壓管D2截止，電容C7通過負載放電。當Ql由導通躍變為關斷時，變壓器T4產生 的突變電勢使穩壓管D2反向擊穿，變壓器T4中的儲能經D2釋放，對電容C7充電。由於Ql 和D2交替導通，使得整流電路輸出電流經變壓器T4連續流動。本電路採用雙環反饋控制方 案。內環反饋的作用是將全波整流輸出直流脈動電壓通過R2和R10組成的電阻分壓器取 樣輸入到MC33262第3腳，以保證通過變壓器T4的電流時刻跟蹤輸入電壓按正弦規律變化 的軌跡。外環用作APFC變換器輸出直流電壓的反饋控制。直流輸出電壓通過R12、R3及R9 組成的電阻分壓器取樣輸入到MC33262的第1展卩，MC33262輸出P麗驅動信號調節M0SFET 功率管的佔空比，以使輸出穩定電壓。 本實施例的逆變電路U3採用半橋變換電路，參考圖2，具體地，該半橋變換電路包 括耦接的線圈T5A、 T5B、 T5C、 M0SFET管Q2、 Q7、穩壓管Dll、 D12、 D14、 D15及其外圍阻容元 件，該線圈T5A和T5C通過電感器L7相連接，線圈T5A與反向相接的穩壓管Dll、 D12及串 聯電阻R20、 R21並聯後設於MOSFET管Q2的源極與柵極之間；線圈T5C與反向相接的穩壓 管D14、D15及串聯電阻R22、R23並聯後設於MOSFET管Q7的源極與柵極之間，該M0SFET管 Q2的源極與MOSFET管Q7的漏極連接、柵極與驅動電路U6相接、漏極與功率因數校正電路 U2的輸出端相接，該MOSFET管Q7的柵極與異常控制電路U52的輸入端相接、源極接地。 具體地，所述驅動電路U6包括電晶體Q4、 Q6及其外圍的阻容元件C25、 C26、 R18、 R19及穩壓管D4，該驅動電路U6的輸入端通過電阻R15與功率因數校正電路U2的輸出端 連接，輸出端通過二極體D9與MOSFET管Q2的柵極連接。由功率因數校正電路U2輸出的 相對穩定的直流信號使得穩壓管D4導通後，Q6與Q4及其周邊的阻容元件組成的電路從左 到右的快速導通，從而加速啟動MOSFET管Q2，減少開關損耗。 具體地，所述諧振電路U4包括電感器L7、諧振電容C20、 C34、 C35及電阻R26 ;電 感器L7的初級繞組的輸出端與電容C20相連後接上無極燈J2。較佳的，諧振電容C20並聯 有一放電電阻R26。當電感器L7接收到來自逆變電路的傳送的高頻交流電後，將感應電流 耦合到燈泡內，將燈泡點亮。諧振電容C34、C35串接在電感器L7的初級繞組的輸出端與地 之間。 如圖2所示，本實用新型的無極燈高頻發生器電路的保護電路U5包括採樣電壓電 路U51及異常控制電路U52。該採樣電壓電路U51 —端與該異常控制電路U52的控制端連 接，另一端與諧振電容C34、C35的連接點連接，以採樣其諧振電壓。該異常控制電路U52的 輸入端分別與功率因數校正電路U2的輸出端及逆變電路U3的MOSFET管Q7的控制端，即 柵極連接，該異常控制電路U52的輸出端接地。 具體地，該採樣電壓電路U51包括採樣電容C33、二極體D7及電阻R32 ;二極體D7 的陽極與採樣電容C33相連、陰極與電阻R32串聯後與異常控制電路U52的控制端相連，所 述採樣電容C33在諧振電容C34、 C35的中點引出異常保護採樣電壓。具體地，該異常控制 電路U52包括電晶體Q3、Q5及其外圍電容C21-C24、電阻R25、R27、R29、穩壓管D13、D16、二 極管DIO。穩壓管D13的陽極與電晶體Q3的基極相連，二極體DIO的陰極與電晶體Q3的集 電極相連。穩壓管D13通過電阻R30與採樣電壓電路U51相連。當發生開路時，電感器L7 及電容C34、C35進入諧振狀態，電感電容形成的諧振電壓急速增加，該諧振高壓通過C33反 饋給異常控制電路U52，電壓達一定值時，將穩壓管D13反向擊穿，從而使穩壓管D13導通，觸發異常控制電路U52中的電晶體Q3工作，從而旁路逆變電路U3中的M0SFET管Q7柵極 的電流，使逆變電路U3停止工作，避免產品在開路時損毀。 較佳地，在二極體D7的陽極與採樣電容C33之間設有二極體保護電路U53，該二極 管保護電路U53連接在所述二極體D7的陽極與地之間，且由二極體D8、電容C15、C16並聯 而成。該二極體保護電路的作用在於避免當採樣電壓電路中的過大電壓流經二極體D7時， 對二極體D7造成損壞。 較佳地，在該異常控制電路U52的控制端與採樣電壓電路U51之間還設有濾波電 路U54。本實施例中，該濾波電路U54可由電阻R31、電容C27、C29、C30並聯而成。在本實 用新型中，該濾波電路不限於本實施的RC濾波電路，也可以是LC等其他形式的濾波電路。 濾波電路U54使得進入異常控制電路U52的信號幹擾降低，並防止開路檢測的誤動作。 再次參考圖2，該保護電路U5還包括電流檢測電路U55，當高頻發生器電路的輸出 端短路時，該電流檢測電路U55使異常控制電路U52動作。具體地，該電流檢測電路U55包 括二極體D6及電阻R24，該二極體D6的陽極與電感器L7的次級繞組相接，該二極體D6的 陰極與電阻R24串聯後與異常控制電路U52的控制端相接。具體地，該電流檢測電路U55 通過電阻R24並聯在濾波電路U54與電阻R32之間。當輸出端短路或燈泡耦合器失磁時， 電感器L7的電感電流在正半周期時急速增加，異常信號流經二極體D6及電阻R24後送至 濾波電路U54，經平滑濾波後送至異常控制電路U52，使其觸發啟動，從而旁路半橋變換電 路中的MOSFET管Q7的柵極電流，使逆變電路U3停止工作，直至產品離線後重啟，從而防止 產品過功率損壞。 本實用新型的無極燈高頻發生器電路的工作原理如下接通電源後，市電經濾波 整流電路後獲得後續電路工作的脈動直流供電，該脈動直流電被傳至功率因數校正電路， 功率因數校正電路的作用是在AC輸入端產生與AC輸入電壓同相位的電流，將輸入的低壓 直流信號轉換成高壓的相對穩定的直流信號，使輸入電流諧波滿足GB/T15144標準規定的 限量，並使線路功率因數高於0. 99。當功率因數校正電路向驅動電路U6提供升高、穩定的 直流電壓，當電壓達到穩壓管D4的擊穿電壓時，使得由電晶體Q6、 Q4、穩壓管D4及周邊的 容阻元件組成的驅動電路從左到右加速導通，從而快速啟動MOSFET管Q2，M0SFET管Q2、Q7 交替導通，形成高頻交流信號，經電感器L7及電容C20諧振輸出至耦合電極，耦合電極產生 磁場，激發螢光氣體放電使燈泡發光。此時驅動電路停止工作。 當發生燈泡接線不良或無泡體直接上電開路狀況時，電感器L7上的繞組兩端電 壓升高，觸發啟動異常控制電路U52工作。具體地，電感器L7及電容C34、 C35進入諧振狀 態，電感電容形成的諧振電壓急速增加，該諧振高壓通過C33及二極體D7整流後，進入後續 的濾波電路U54，當電壓達一定值時，將穩壓管D13反向擊穿，從而使穩壓管D13導通，電容 C23充電，當電容C23達一定電壓值時，觸發異常控制電路U52中的電晶體Q3工作，從而旁 路逆變電路中MOSFET管Q7的柵極電流並維持該狀態，使逆變電路U3停止工作，直至產品 離線後重啟，避免產品在開路時損毀。 當泡體耦合器溫度過高發生電感失效或因特殊原因發生短路時，電感器L7的電 感電流在正半周期時急速增加，異常信號流經二極體D6及電阻R24後送至濾波電路U54，經 平滑濾波後送至異常控制電路U52，使其觸發啟動，從而將逆變電路中的MOSFET管Q7的柵 極電流旁路並維持該狀態，使逆變電路U3停止工作，直至產品離線後重啟，從而實現短路保護功能。 以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於以上揭 示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實用新型的本質進行的修改、等效組合。
權利要求一種無極燈高頻發生器電路，包括濾波整流電路(U1)、功率因數校正電路(U2)、逆變電路(U3)及諧振電路(U4)，所述濾波整流電路(U1)的輸入端接入交流電源、輸出端與所述功率因數校正電路(U2)的輸入端相連，所述功率因數校正電路(U2)經過所述逆變電路(U3)後與所述諧振電路(U4)相連，所述諧振電路(U4)的輸出端與無極燈(J2)相連；其特徵在於還包括一保護電路(U5)，所述保護電路(U5)包括採樣電壓電路(U51)及異常控制電路(U52)，所述採樣電壓電路(U51)的輸入端與所述諧振電路(U4)相連，所述異常控制電路(U52)的控制端與所述採樣電壓電路(U51)的輸出端連接，所述異常控制電路(U52)的輸入端分別與所述逆變電路(U3)及所述功率因數校正電路(U2)連接，所述異常控制電路(U52)的輸出端接地。
2. 如權利要求1所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述諧振電路(U4)包括 電感器(L7)及兩諧振電容(C34、C35)，所述兩諧振電容(C34、C35)串接在所述電感器(L7) 和地之間；所述採樣電壓電路(U51)包括採樣電容(C33);所述採樣電容(C33)在兩所述諧 振電容(C34、C35)的連接點引出異常保護採樣電壓至所述異常控制電路(U52)的控制端。
3. 如權利要求2所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述異常控制電路(U52) 包括電晶體(Q3)、穩壓管(D13)及其外圍電容電阻，所述穩壓管(D13)的陽極與所述電晶體 (Q3)的基極相連，陰極與所述採樣電容(C33)相連，所述電晶體(Q3)的集電極與所述功率 因數校正電路(U2)的輸出端相連，發射極接地。
4. 如權利要求2所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述採樣電壓電路(U51) 還包括二極體(D7)及電阻(R32)，所述二極體(D7)的陽極與所述採樣電容(C33)相連，所 述二極體(D7)的陰極串聯所述電阻(R32)後與所述異常控制電路(U52)的控制端相連。
5. 如權利要求4所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於採樣電壓電路(U51)還 包括二極體保護電路(U53)，所述二極體保護電路(U53)連接在所述二極體(D7)的陽極與 地之間，且由二極體(D8)、電容(C15、C16)並聯而成。
6. 如權利要求5所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述保護電路還包括濾 波電路(U54)，所述濾波電路(U54)設於所述異常控制電路(U52)的控制端與採樣電壓電路 (U51)之間。
7. 如權利要求1-6所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述保護電路(U5)還 包括電流檢測電路(U55)，所述電流檢測電路(U55)包括二極體(D6)及電阻(R24)，所述二 極管(D6)的陽極與所述電感器(L7)的次級繞組相接，所述二極體(D6)的陰極與所述電阻 (R24)串聯後與所述異常控制電路(U52)的控制端相接。
8. 如權利要求1所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述功率因數校正電路 (U2)包括功率因數控制器(IC1)及外圍阻容元件、場效應管(Ql)、升壓變壓器(T4)、穩壓 管(D2)和電容(C7)，所述穩壓管(D2)的陽極分別與所述升壓變壓器(T4)及所述場效應 管(Ql)漏極相接，陰極與所述電容(C7)相連後接地，所述場效應管(Ql)的柵極與所述功 率因數控制器相接，源極接地。
9. 如權利要求l所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於所述逆變電路(U3)為半 橋變換電路。
10. 如權利要求9所述的無極燈高頻發生器電路，其特徵在於在所述功率因數校正電 路(U2)與所述逆變電路(U3)之間設有驅動電路(U6)，所述驅動電路包括電晶體(Q4、 Q6)及其外圍的阻容元件、穩壓管(D4)，所述驅動電路的輸入端與所述功率因數校正電路(U2) 的輸出端連接，所述驅動電路(U6)的輸出端與所述半橋變換電路的開關管的控制端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種無極燈高頻發生器電路，包括濾波整流電路、功率因數校正電路、逆變電路、諧振電路及保護電路，所述濾波整流電路的輸入端接入交流電源，輸出端與所述功率因數校正電路的輸入端相連，所述功率因數校正電路經過所述逆變電路後與所述諧振電路相連，所述諧振電路的輸出端與無極燈相連；所述保護電路包括採樣電壓電路及異常控制電路；所述採樣電壓電路的輸入端與所述諧振電路相連，所述異常控制電路的控制端與所述採樣電壓電路的輸出端連接，所述異常控制電路的輸入端分別與所述逆變電路及所述功率因數校正電路連接，所述異常控制電路的輸出端接地。當電路遇到開路或短路的異常狀況情況時，保護電源電路，避免產品損壞。
文檔編號H05B41/285GK201438776SQ20092005469
公開日2010年4月14日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者洪明清 申請人:永磁電子(東莞)有限公司