专利名称：高功率卤素灯电源供应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于液晶投影机的高功率卤素灯电源供应器。
由于专供液晶投影机使用的光源需要极高的亮度，所以，一般使用卤素灯泡作为光源。由于卤素灯泡本身的承受电压相当低(约在50伏特以下)，所以，通常是通过变压器，将外接电源转换为低电压与高电流的型态。但是，变压器不仅重量相当重、体积大，占用空间，亦有漏电问题的存在，这样，导致液晶投影机的体积无法缩小，安全性方面不够等问题。此后，人们使用电子型的开关式电源供应器(SWITCHING POWER)取代上述传统变压器，它具有重量轻、体积小巧的优点，普遍受到消费市场的喜爱。如图4所示的其电路结构方框图，它由一EMI噪声抑制电路10、一桥式整流器20、大容量滤波电容器31、一开关式电源转换器40、另一大容量滤波电容器51、分压电阻60、卤素灯61、电流检测电阻62、波宽调变PWM控制器64以及一光耦合器65所共同组成，在电源端AC输入电力后，经EMI噪声抑制电路10进行噪声隔离后，送入至桥式整流器20以及一大容量的滤波电容31进行全波整流滤波，使得交流电源转换为直流型态，然后，波宽调变控制器64经由分压电阻60以及电流检测电阻62处测出卤素灯61处(即输出端)的电压及电流状态，再通过兼具隔离及放大作用的光耦合器65驱动开关式电源转换器40，以调整此开关式电源转换器40的开/关(ON/OFF)的周期(DUTY CYCLE)，使供电至卤素灯61的端点呈现预定的电压值和提供足够的电流。
请参阅图4，在开关式电源转换器40与桥式整流器20之间，还设置有一功率因数修正器90(POWER FACTOR CORRECTION)PFC，它主要使为解决上述开关式电源供应器在大功率状态下的功率因数(POWER FACTOR)PF偏低的问题，一般电源供应器的安全规格，若为400瓦特的电源供应器，其PF值必须在0.7以上才能符合安全标准，上述电源供应器由于内部回路必须使用大量电容及电感器的缘故，导致功率因数随着输出功率不断提高而持续恶化，故必须通过该功率因数修正器90自动检测用电状况，并进行即时性的补偿，达到解决功率因数恶化的问题，但这样将导致其重量加重与占用体积过大。功率因数修正器90的内部构造，可配合参阅图5所示，主要由一功率因数检测/调整器91(其型号可选L 4891 A型的集成电路)、一串接在输入端I/P上的大电感器92、一串接在输出端O/P的大电容器95、高功率二极管94以及一高功率晶体管93所共同组成，除了大电感器92以及大电容器95属于大体积的元件并具相当重量外，该高功率晶体管93以及高功率二极管94还必须连接大面积的散热片，这样更使得其占用相当空间，并且沉重，无疑对电源供应器小型化和轻量化是一大障碍。
本实用新型的目的在于提供一种重量轻、体积小，并且具有极好的功率因数和延长卤素灯的使用寿命的高功率卤素灯电源供应器。
本实用新型的目的是这样实现的，一种高功率卤素灯电源供应器，由噪声抑制电路、桥式整流器、开关式电源转换器、分压电阻、波宽调变控制器所组成，其特征在于在所述的桥式整流器的直流输出端与开关式电源转换器的输入端之间仅连接一高频噪声滤波电容器，并且在开关式电源转换器的输出端连接另一高频噪声滤波电容器，用于使电源输入端所形成的等效电容量小，使电流相位延迟现象减缓，提高功率因数。
上述的高功率卤素灯电源供应器，其中，该开关式电源转换器的输出端还连接一信号转换器，该信号转换器的输出端连接至波宽调变控制器的输入端，用于将均方根值信号转换为直流信号。
上述的高功率卤素灯电源供应器，其中，该信号转换器由一集成电路构成。
上述的高功率卤素灯电源供应器，其中，该高频噪声滤波电容器的电容量约1微法拉。
由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型高功率卤素灯电源供应器，无需使用功率因数修正器而仍然能够达到相当高的功率因数，具有小型化与轻量化的优点，并使用小容量的电容器，避免了电流信号过度落后，同时使得输出电压及电流呈脉动式弦波，较能与卤素灯的特性匹配，更有助于提高卤素灯的使用寿命。
以下结合附图进一步说明本实用新型的具体结构特征及目的。
图1是本实用新型的电路结构方框图；图2是本实用新型的详细电路图3是本实用新型的输出电压及电流波形图；图4是传统卤素灯电源供应器的电路结构方框图；图5是传统功率因数修正器的详细电路图。
如图1所示，本实用新型高功率卤素灯电源供应器，由一噪声抑制电路10、一桥式整流器20、一开关式电源转换器40、分压电阻60、卤素灯61、电流检测电阻62、信号转换器63、波宽调变控制器64及光耦合器65所组成，其动作原理与传统开关式电源供应器基本相同，本实用新型与传统电源供应器最大的差异点是在桥式整流器20的直流输出端以及在开关式电源转换器40的输出端仅连接电容量相当小的噪声滤波电容30、50，其电容量分别为1.47微法拉与0.47微法拉，此两电容器的作用仅作为滤除噪声而已，并非用以将整流后的波形转换为纯直流，此作法，虽造成供应至卤素灯61处为呈现如图3上半部份以及下半部份的全波整流电压波形与电流波形，操作频率约在120Hz，在此例中，由于应用于规格为36伏特(均方根值RMS)的卤素灯，故只要使供应器送出均方根值为36伏特的电压，就足以使卤素灯产生400瓦特的输出功率，除此之外，类似正弦波的输出波形由于较能与卤素灯相互匹配，能提高卤素灯的使用寿命，一般高功率卤素灯的使用寿命约在50小时，在上述改变下，由于仅使用极小电容量的滤波电容器，可大幅降低电流的相位延迟，所以在无需额外设置任何功率因数修正器的情况下，可获得极高的功率因数(在400瓦特的功率下，其功率因数为0.9)，如此，由于无须设置相当占用体积与重量沉重的功率因数修正器，而使供应器具有重量轻和体积小的优点，为一兼具高功率、高功率因数与小型及质轻的卤素灯电源供应器。
另外，为适应本实用新型输出全波整流弦波的特性，亦即为均方根值RMS的信号型态，故对于电压取样方面(SAMPLING)，在分压电阻60的分压输出端与波宽调变控制器64之间串接一信号转换器63，此信号转换器63主要是将一种可将均方根值RMS的信号转换为直流DC信号的转换器，以使波宽调变控制器64依据转换后的取样电压进行控制，使输出端维持在稳定的均方根值电压输出。
关于本实用新型的详细电路方面，为如图2所示，其中，噪声抑制电路10为已有技术，它包括一共模扼流线圈11、扼流圈16、17以及电容器12、13、14、15，用以噪声滤波，以阻隔电源与内部回路；桥式整流器20由四个整流二极管或全波整流器构成；开关式电源转换器40由两个并联连接的金氧半场效应功率晶体管41、42以及一储能电感器43构成，两晶体管41、42的闸极受光耦合器65(型号可选TLP250)的输出信号驱动的下，以高频方式on/off操作；信号转换器63可采用型号为AD736的均方根至直流的转换集成电路；波宽调变控制器64则以一型号为UC3526的集成电路构成；在该信号转换器63与波宽调变集成电路64之间还设置有一由运算放大器(型号为LM358)构成的准位放大器631作为信号缓冲放大，以确保动作的稳定性。上前述构造构成的一高功率卤素灯的电源供应器，经由图3所示的上方及下方的电压与电流波形，经实际测试，其输出的电压均方根值为36.08伏特，而输出的电流均方根值为11.80安培，经换算后输出功率约在400瓦特以上，而波形中的高频成份约在50KHz左右，此为电源供应器的操作频率，然此高频部份并不会对卤素灯造成任何影响。
权利要求1.一种高功率卤素灯电源供应器，由噪声抑制电路、桥式整流器、开关式电源转换器、分压电阻、波宽调变控制器所组成，其特征在于在所述的桥式整流器的直流输出端与开关式电源转换器的输入端之间仅连接一高频噪声滤波电容器，并且在开关式电源转换器的输出端连接另一高频噪声滤波电容器。
2.根据权利要求1所述的一种高功率卤素灯电源供应器，其特征在于所述的开关式电源转换器的输出端还连接一信号转换器，该信号转换器的输出端连接至波宽调变控制器的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种高功率卤素灯电源供应器，其特征在于所述的信号转换器由一集成电路构成。
4.根据权利要求1所述的一种高功率卤素灯电源供应器，其特征在于所述的高频噪声滤波电容器的电容量约1微法拉。
专利摘要一种高功率卤素灯电源供应器,由噪声抑制电路、桥式整流器、开关式电源转换器、分压电阻、波宽调变控制器所组成,其特点是:在所述的桥式整流器的直流输出端与开关式电源转换器的输入端之间仅连接一高频噪声滤波电容器,并且在开关式电源转换器的输出端连接另一高频噪声滤波电容器,用于使电源输入端所形成的等效电容量小,使电流相位延迟现象减缓,提高功率因数。它具有小型化、轻量化和提高卤素灯使用寿命等优点。
文档编号H02M7/04GK2381064SQ9921241
公开日2000年5月31日 申请日期1999年6月4日 优先权日1999年6月4日
发明者萧云程 申请人:康舒科技股份有限公司