直流超高壓汞燈電子鎮流器的製作方法

2023-10-05 13:33:24

專利名稱：直流超高壓汞燈電子鎮流器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬一種用於直流超高壓汞燈的電子鎮流器。
背景技術：
超高壓汞燈在投影儀、多媒體投影儀、正投和背投電視領域有著極為優越的性能，發展非常迅速，應用前景廣闊。常用的直流超高壓汞燈要求有15000伏以上的啟動電壓，點燃初期燈電壓降到20伏或更低，而正常工作時燈電壓在60～80伏，所以採用常規的直流電源在啟動初期很容易因放電電流過大而燒毀燈和鎮流器。此外直流超高壓汞燈要求恆功率運轉，一方面以防止光電色參數變化，另一方面為防止輸入功率過大引起燈的爆裂。因此直流超高壓汞燈對電子鎮流器的要求很高，目前國內還沒有此類配套裝置。

發明內容
本實用新型旨在提供一種能夠產生點燃直流超高壓汞燈所需的高壓觸發電壓、在放電不同階段均能穩定放電電流、且能保證在整個壽命過程中保持恆功率運轉的直流超高壓汞燈電子鎮流器。
解決上述問題的技術方案是(參見圖1、圖2)本實用新型設有由交流或直流電源變換成的幅值適合的直流電源，超高壓汞燈電極間接有高壓觸發電路，其特徵在於在與直流電源連接的超高壓汞燈放電迴路裡串聯有電流調製部件(VT1)，電流調製部件的調製信號輸入端與脈衝信號發生電路連接，電流調製部件輸出端通過濾波電路與接有高壓觸發電路的超高壓汞燈電極連接，超高壓汞燈放電迴路中設置有燈電流反饋信號電路和燈電壓降反饋信號電路，其反饋信號輸出端與脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端連接，所述的高壓觸發電路結構為在經過電流調製部件及濾波電路後的超高壓汞燈直流電源兩端並聯有儲能電容(C27)和充電電阻(R23)串聯的充電電路，儲能電容(C27)兩端並聯有大電流放電管(A)與電感繞組(N31)串聯的電路，電感繞組(N31)的升壓副繞組(N32)輸出端接超高壓汞燈電極。
本實用新型的工作原理是用傳統技術將交流電源或直流電源變成幅值適合的直流電源(本實用新型不同功率範圍的燈所需的直流電源一般為150～450伏)，串聯在放電電路裡的電流調製部件在調製信號輸入端的脈衝信號控制下輸出的電流經濾波電路濾波後變成直流電源提供給超高壓汞燈，放電電路設置的燈電流反饋信號電路和燈電壓降反饋信號電路將燈電流和燈電壓降的取樣反饋信號輸入到脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端，通過調整脈衝信號寬度來調整電流調製部件輸出的脈衝電流寬度，達到穩定並控制放電電流和放電功率的目的。高壓觸發電路的工作原理是接通電源後，當儲能電容(C27)通過充電電阻(R23)被充電到設定電壓值時，與其並聯的大電流放電管(A)被擊穿放電，很大的脈衝電流在電感繞組(N31)上產生一高感應電勢，再通過副繞組(N32)升壓產生約15000伏的高壓觸發信號，點燃超高壓汞燈。
本實用新型能產生點燃超高壓汞燈所需的高壓觸發信號，並為超高壓汞燈提供穩定的直流放電電源，使汞燈放電電流穩定，並能保持恆功率運轉。


圖1、本實用新型實施例1方框原理圖圖2、本實用新型實施例1電路圖圖3、本實用新型實施例2方框原理圖圖4、本實用新型實施例2電路圖具體實施方案實施例1本例是接入工頻交流電網使用的，其直流電源電路為在交流電源輸入端與整流電路BR1之間串接有由L1、L2和C1、C2、C3、C4、C5組成的高頻電磁濾波電路，整流電路輸出端接有由變壓器T1原邊電感繞組、整流二極體D7與電容C15、C16組成的濾波電路，同時還設有由場效應開關部件及與開關部件柵極相連的脈寬調製電路組成的穩壓及功率因數補償和諧波抑制電路(本例的場效應開關部件及脈寬調製電路是採用將二者集成於一體的TOPSWITCH250部件，即圖2所示的U2)，該電路開關部件兩端漏極D及源極S並聯在濾波電感T1原邊繞組輸出端與地之間，其作用等同於通常的有源功率因數補償電路。由發光二極體和光敏三極體集成的具有光耦合放大作用的集成塊U1輸出端接U2的控制端C。U1中發光二極體的負端接地，正端通過穩壓管D8和電阻R6接直流電源正端—即整流二極體D7的輸出端，橋堆BRI的整流輸出端通過穩壓管D6和電阻R3接U2的L端，將電源電壓信息送入U2，接有整流二極體D5和濾波電容C11的T1副邊繞組N13產生一直流電壓通過R1加到U1的光敏三極體的集電極，而光敏三極體的發射極則接到U2的控制信號輸入端C，對U2進行控制。U2的開關部件產生一脈寬受輸入電源電壓和輸出直流電壓控制的高頻開關信號，從而提高了電路的功率因數，抑制了輸入電流中的高次諧波分量，並穩定了輸出直流電壓。
直流電源輸出端接電流調製部件VT1的正極，本例的電流調製部件VT1為場效應管，其輸出端—源極通過L3、C25、C22組成的濾波電路與超高壓汞燈的正電極連接。
與電流調製管VTI柵極連接的脈衝信號發生電路由集成電路IC1(型號為555)和IC2(型號為353)組成，IC1與外圍部件組成鋸齒波發生電路，IC2為雙運放大器，鋸齒波發生電路輸出端6腳與IC2左側單元的3腳連接，IC2右側單元與外圍電路組成線性放大器，燈電流反饋信號電路由串聯在放電電路裡的取樣電阻R11構成；燈電壓降反饋信號電路由與超高壓汞燈並聯連接的R17、R18串聯組成，其分壓電阻R18為燈電壓取樣電阻，其反饋信號輸出端經R20後由R19、R13分壓，R13上的燈電壓取樣與R11上的燈電流取樣信號疊加後再經R14加到IC2線性放大電路的5腳放大後由輸出端7腳與左側脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端2腳連接，脈衝信號發生電路輸出端1腳通過場效應管VT2和變壓器T2接電流調製場效應管VT1柵極。
高壓觸發電路結構為在經過電流調製部件和濾波電路後的超高壓汞燈直流電源兩端並聯有由儲能電容C27和電阻R23串聯的充電電路，放電管A為脈衝大電流避雷放電管。自耦變壓器T3的主繞組N31及電感L4、二極體D13與放電管A串聯連接後並聯在充電電容C27兩端，變壓器升壓副繞組N32一端與主繞組及充電電容C27的一端連接，另一端與放電燈正電極連接。
本例還設有異常保護電路，即在放電電路裡設置一電壓信號積分電路，其輸出端接時鐘電路輸入端，時鐘電路輸出端接脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端IC2的2腳。具體結構是在電壓反饋部件R18兩端接有由R20和積分電容C23組成的電壓積分電路，電容C23的輸出端通過開關三極體Q1接由IC3集成電路555及外圍電路組成的時鐘電路輸入端2腳，時鐘電路輸出端3腳經二極體D11接脈衝信號發生電路輸入端2腳。
本實施例的工作原理是交流電源經電磁濾波、整流、濾波、穩壓及功率因數補償和諧波抑制後變成直流電源接電流調製場效應管VT1，VT1在柵極脈衝信號發生電路控制下輸出單向脈衝電流，經L3、C25、C22濾波後變成直流電提供給超高壓汞燈，汞燈的放電電流和放電電壓降信號即時饋送到脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端，再向電流調製部件輸出相應脈寬的調製信號。在超高壓汞燈擊穿初期，燈壓降只有20伏或更低，放電電流很大，電流反饋部件R11上產生的大電壓信號輸到IC2的線性放大電路放大後再輸到脈衝發生電路脈寬調製信號輸入端，減小輸出的脈衝寬度，該脈衝信號經場效應三極體VT2和變壓器T2輸到VT1柵極，使VT1導通角減少，從而電容C25上的壓降即時相應降低，限制了燈電流的過度增長。本例可使汞燈擊穿初期的放電電流保持為正常工作電流的1.8倍；隨著燈壓降上升，燈電壓及燈電流的取樣電壓之和相應減小，調整管VT1通導時間增長，最後使燈電壓燈電流維持為穩定值。
穩定工作狀態下，電壓反饋部件R18取得的燈電壓信號經過R20後由R19、R13分壓再經R14輸入IC2控制輸出脈寬，從而調整VT1的通導角以保證超高壓汞燈以恆功率運轉。
如果放電燈不能著火(出現異常狀態)，則放電燈二端長時間處於高電位差狀態，電壓反饋部件R18取得的燈壓降信號經R20、C23積分將超過設定值，則三極體Q1導通並向IC3的2腳輸出一負脈衝，使時鐘電路啟動並由3腳向IC2輸出正電壓信號，使IC2停止脈衝輸出，VT1停止工作，經過設定時間後IC3輸出的正電壓停止，IC2、VT1重新開始工作，IC3輸出正電壓的時間長短由R25和C30的充電時間常數決定。
本電路接通電源後，經R23使儲能電容C27充電至240伏左右時，大電流放電管A擊穿，這時高達上千安培的尖峰放電電流通過變壓器T3的原繞組N31，在N31中形成近千伏的電勢，並在T3的副繞組N32中感應出高達15000伏的觸發高壓，保證了燈啟動。汞燈點燃後鎮流器的輸出直流電壓降為燈壓降值60～80伏或更低，放電管A及觸發電路立即停止工作。
本例控制電路所需的低壓電源是由有源功率補償電路提供。
實施例2(圖3、圖4)本例與實施例1不同之處在於由於其直流電源部分未設置穩壓和功率因數補償及諧波抑制電路，電壓穩定性較差，所以在直流電源輸出端設有由電壓取樣部件組成的直流電源電壓反饋信號電路，該反饋信號電路輸出端與脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端連接，這樣因工頻電源不穩定而導致直流電源不穩定時，可通過調整脈衝信號寬度調整電流調製部件的導通時間，消除電源電壓波動對放電電流和放電功率的影響。本例直流電源輸出端的電壓取樣部件由分壓電阻R1與R2構成，R2按一定比例得到的取樣信號經Q1反轉後與燈電流反饋信號和燈電壓降反饋信號疊加後輸入脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端IC2的2腳。
本例控制電路所需的低壓電源是由集成開關器件U1(Topswitch223)及周圍電路獨立提供。
權利要求1.直流超高壓汞燈電子鎮流器，設有由交流或直流電源變換成的幅值適合的直流電源，超高壓汞燈電極間接有高壓觸發電路，其特徵在於在與直流電源連接的超高壓汞燈放電迴路裡串聯有電流調製部件(VT1)，電流調製部件的調製信號輸入端與脈衝信號發生電路連接，電流調製部件輸出端通過濾波電路與接有高壓觸發電路的超高壓汞燈電極連接，超高壓汞燈放電迴路中設置有燈電流反饋信號電路和燈電壓降反饋信號電路，其反饋信號輸出端與脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端連接，所述的高壓觸發電路結構為在經過電流調製部件及濾波電路後的超高壓汞燈直流電源兩端並聯有儲能電容(C27)和充電電阻(R23)串聯的充電電路，儲能電容(C27)兩端並聯有大電流放電管(A)與電感繞組(N31)串聯的電路，電感繞組(N31)的升壓副繞組(N32)輸出端接超高壓汞燈電極。
2.根據權利要求1所述的直流超高壓汞燈電子鎮流器，其特徵在於在所述直流電源輸出端設有由電壓取樣部件組成的直流電源電壓反饋信號電路，該反饋信號電路輸出端與脈衝信號發生電路的脈寬調製信號輸入端連接。
專利摘要直流超高壓汞燈電子鎮流器，設有直流電源，其特徵在於放電迴路裡串聯有電流調製部件(VT1)，其調製信號輸入端與脈衝信號發生電路連接，輸出端通過濾波電路與超高壓汞燈連接，放電迴路設置的電流、電壓反饋電路與脈衝電路的調製輸入端連接，汞燈兩端接有電容、電阻充電電路，充電電容兩端並聯有大電流放電管與電感繞組組成的高壓觸發電路，本裝置能產生1.5萬伏的高壓觸發信號，並使汞燈放電電流穩定，保持恆功率運轉。
文檔編號H05B41/288GK2571126SQ0224808
公開日2003年9月3日 申請日期2002年9月17日 優先權日2002年9月17日
發明者楊正名, 柴國生, 張明 申請人:柴國生