专利名称：用于气体放电灯的交流/交流变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电灯的控制装置。
传统的电感式镇流器体积大，效率低，频闪现象明显，要实现小型化、高效化、节能，最好的办法是提高其工作频率。从1994年美国通用电器公司推出被称为“Genura”的第一只紧凑型无极灯开始，围绕放电灯的发展和要求，对于高频电子镇流器设计技术和产业化的要求也在不断提高。本发明人在《照明工程学报》(1999年3月，第10卷，第一期．P12)上提出了“用于无电极荧光灯的高频电子镇流器的研究”一文，介绍了主题装置的基本原理，该镇流器由壳体和电路装置组成，其中电路装置主要包括有滤波电路、整流电路、正反馈变换器、DC-AC变换器电路和匹配输出电路。相对而言，其功率因素可以做得较高。为保证技术性能，正反馈变换器中采用了IC模块电路，导致结构复杂化，所以它的成本也比较高，而且这种情况带有普遍性，故存在进一步优化的余地。
本发明的目的是要提出一种经过改进的用于气体放电灯的交流/交流变换器。利用慢升压整流电路、无源滤波电路和定压触发电路的设置，从整体上简化结构，降低成本，改善低压启动性能，进一步提高工作的可靠性。
本发明从简化电路入手着力解决气体放电灯的交流/交流变换器安全启动工作的问题，同时要满足简化结构，降低成本的要求。
本发明装置的用于气体放电灯的交流/交流变换器，由其壳体和设在壳体腔内的电路装置组成，外接于输出的负载线圈，其电路装置包括一个输入滤波电路，由双线圈电感元件和跨接在它两端的二个滤波电容组成，用于滤除输入噪音和高频干扰信号；一个桥式整流电路，用来将交流变成直流；一个由具有功率调整功能的逐流滤波电路构成的无源滤波电路，具体由高频滤波电容、低频滤波电容和二极管元件组成，嵌接在直流供电电路中；一个半桥式变换器电路，主要由二个自激振荡用的三极管、耦合变压器T、电感线圈和电容元件组成，触发电路的输出端与耦合变压器T相接，产生的高频振荡信号经匹配输送到耦合线圈，为灯负载提供高频电磁场能量。
其特征在于1)、在所说的桥式整流电路中还设有并接于整流二极管两端的升压电容，构成为慢升压整流电路，与输入滤波电路的输出端相接，用于输出直流电压；
2)、一个定压触发电路，由分压电阻、储能电容和双向触发二极管组成，双向触发二极管的一端接在分压电阻的中点，另一端接到耦合变压器的T线圈上，分压电阻的中点还接有连接到变换器电路装置的一个三极管集电极的单向放电通路；所说的慢升压整流电路中的升压电容的容量为无源滤波电路中低频滤波电容容量的1/5～1/1000。
所说的分压电阻的电源电压接入端，接于变换器电路输出负载线圈后面低位的外接端点上。
本发明具有以下的积极效果1)、实现了供电电源的高频变换，为无电极放电灯工作提供了有效而又必要的高频电磁场能量；2)、它保留了开关电源小型化、高效化的特点；3)、由于采用了升压电容C3，将变换器在启动工作前的直流电压提升到预定的设计值，有效地配合了定压触发电路的设置，为变换器的安全启动创造了条件，也使电路得到简化，有利于降低成本；4)、定压触发电路的设置为变换器电路的安全启动提供了可靠保证。相对而言，变换电路中的三极管得以降低耐压要求。5)、无源滤波电路有利于提高线路的功率因素，又能使线路的功率因素维持在较高的水平上。
以下结合实施例及附图加以说明
图1是现有技术的电路原理框图。
图2是本发明的电路结构原理图。
图3是本发明的实施例之二。
图4是图3实施例的另一种结构方式。
参见图1，上述技术公开的无电极荧光灯高频电子镇流器的电路，是用于气体放电灯的交流/交流变换器的一种形式。一般由输入滤波电路、整流电路、变换器电路和匹配输出电路组成，其中变换器电路部分采用了IC模块电路进行相位校正，因此功率因素值较高，该电路使输出电路按照功率要求和零电压开关工作的要求为荧光灯负载提供电磁埸能量。如图中虚框所示Ⅰ是输入滤波电路，Ⅱ是整流电路，Ⅲ是正反馈变换器，Ⅳ是逆变器电路，V是LC匹配网络电路，然后经激励线圈耦合到等离子体灯负载上。其实测的技术参数为输入功率为125.6W，中心频率为2.02MHZ，启动时间＜0.5秒，功率因素为0.982，发光效率为58.31m/W，品质良好，但变换电路中的IC模块(MC34262)的使用使电路结构趋于复杂，其成本也明显增加了。
图2是本发明的电路结构原理图。如图示设在壳腔内的电路装置可分为五个部分(虚线框表示)，包括1)、一个输入滤波电路，由电感元件L1和跨接在它两端的滤波电容C1、C2组成，用于滤除输入噪音和高频干扰信号。输入端外接交流电网，图中FU为熔丝，R1为热敏电阻，用作限流。2)、一个慢升压整流电路，由桥路和并接于整流二极管上的升压电容C3组成，与输入滤波电路的输出端相接，用于输出直流工作电压，由于所采用的升压电容C3的容量较小，在放电灯启动前，整流电路的输出电压较缓慢地上升，其最高值接近于输入端交流电压的 倍；而放电灯启动工作后，整流电路的输出电压迅速下降，其电压最高值维持在输入端交流电压的 倍左右，这就为低压启动创造了条件。升压电容C3可以与任何一个整流二极管并接，也可以同时在其中某一对称的二个桥臂上，设置升压电容，分别与其整流二极管并接。3)、一个定压触发电路，由分压电阻R2、R3，储能电容C4和双向触发二极管ST组成，接在直流输入电路中，其输出端接往耦合变压器的初级线圈上，也可以接到次级线圈上；为了保护双向二极管，使它在启动后不再产生第二次触发，分压电阻的中点接有连接到变换器电路装置三极管VT2集电极的通路，通过二极管VD5单向导通放电，不让它再到达触发电压额定值。慢升压整流电路和定压触发电路的配合，解决了半桥式变换器电路的安全启动问题。定压触发电路也可以其它带自动复位控制的单次触发电路或器件替代；4)、一个无源滤波电路，由高频滤波电容C5，低频滤波电容C6、C7和二极管VD6、VD7、VD8组成，用于滤波和功率因素校正，嵌接在直流供电电路中。该电路属于具有功率调整功能的逐流滤波电路；5)、一个半桥式变换器电路，主要由三极管VT1、VT2、耦合变压器T、电感线圈L5、和电容C8、C9、C10组成，触发电路的输出端与耦合变压器T相接，产生的高频振荡信号经匹配输送到负载线圈L6，为灯负载提供高频电磁场能量。图中二极管VD9、VD10、VD11、VD12，分别接在对应的次级线圈L3、L4上，作双向稳压之用。
以下简述其工作过程电网电源从1、2两端点接入，负载线圈L6接于3、4两端点外接输出。电源电压先经电感、电容低通滤波，消除输入噪音和高频干扰；再经过慢升压电路作桥式整流和无源滤波电路对输入电流进行滤波，并进行功率因素校正(包括相位和波形)；然后在定压触发电路中，直流输入电压经分压电阻R2、R4分压对储能电容C4充电，当C4两端的电压达到双向触发二极管ST的触发电压时，触发管触发工作；触发电路导通后，使后面的变换器电路中的三极管VT1、VT2开始工作，产生高频自激振荡，由于三极管VT2的导通，使得由二极管VD5接往VT2集电极的放电通路随着振荡实现周期性的放电，使双向触发二极管ST的触发端无法再次上升到额定的触发电压值，保证电路的稳定工作。自激振荡产生的高频电流最后经过由电感L5、电容C8、电容C9构成的匹配输出电路输往负载线圈L6，为荧光灯负载提供工作用的电磁埸能量，供电离启动和维持工作之用。
图3给出了变换器电路的实施例，只是其触发输入端的连接方式略有不同。它保证自激振荡的正常进行，并保留定压触发电路的触发特性。
图4是在图3实施例的基础上将分压电阻R2的电源电压接入端接于输出的负载线圈L6后面低位的外接端点4上。由于分压电阻上的电源分压改从输出负载后面获得，于是触发电压将受负载接入与否的制约，使其在负载断开时，触发电路和变换器均不工作，确保安全。
如图2实施例的一例的技术结构参数为输入交流电压为160V取升压电容C3=1μF 分压电阻R2=2MΩ分压电阻R2=240KΩ滤波电容C6=C7=150μF储能电容C4=0.022μF双向触发二极管的触发电压VsT=32V电容C8=27P电容C9=470P电容C10=3000P电感L5=20μH工作频率为2.5MHZ输出功率P=125W功率因素＞0.9启动时间＜1.0秒按照本发明的基本结构组成原理和说明，本领域的技术人员可以在其范围内设计出不同的实施例。
权利要求
1.一种用于气体放电灯的交流/交流变换器，由其壳体和设在壳体腔内的电路装置组成，外接负载线圈(L6)，其电路装置包括一个输入滤波电路，由双线圈电感元件(L1)和跨接在它两端的滤波电容(C1、C2)组成，用于滤除输入噪音和高频干扰信号；一个桥式整流电路，用来将交流变成直流；一个由具有功率调整功能的逐流滤波电路构成的无源滤波电路，具体由高频滤波电容(C5)、低频滤波电容(C6、C7)和二极管(VD6、VD7、VD8)组成，嵌接在直流供电电路中；一个半桥式变换器电路，主要由二个振荡用的三极管(VT1、VT2)、耦合变压器T、电感线圈(L5)和电容(C8、C9、C10)，以及灯负载耦合线圈(L6)组成，触发电路的输出端与耦合变压器T相接，产生的高频振荡信号经匹配输送到负载线圈(L6)，为灯负载提供高频电磁场能量。其特征在于1)、在所说的桥式整流电路中还设有并接于整流二极管上的升压电容(C3)，构成为慢升压整流电路，与输入滤波电路的输出端相接，用于提升输出电压；2)、一个定压触发电路，由分压电阻(R2、R3)、储能电容(C4)和双向触发二极管(ST)组成，双向触发二极管(ST)的一端接在分压电阻的中点，另一端接到耦合变压器的T线圈上，分压电阻的中点还接有连接到变换器电路装置的一个三极管(VT2)集电极的单向放电通路；
2.如权利要求1所述的用于气体放电灯的交流/交流变换器，其特征在于所说的慢升压电路中的升压电容(C3)的容量为无源滤波电路中低频滤波电容(C6或C7)容量的1/5～1/1000。
3.如权利要求1所述的用于气体放电灯的交流/交流变换器，其特征在于所说的分压电阻(R2)的电源电压接入端接于输出的负载线圈(L6)后面的外接端点(4)上。
全文摘要
本发明属于放电灯的控制装置。主要由壳体和设在壳体腔内的电路装置组成,其中包括:输入滤波电路,慢升压整流电路,定压触发电路,无源滤波电路,半桥式变换输出电路,有效地将电网交流变换成高频交流,为灯负载提供工作电流。通过慢升压和定压触发的电路设计,解决了低成本条件下变换电路的安全启动问题,使电路装置的结构简化,更加趋于合理。尤其适用于无电极荧火灯的高频电子镇流器的更新。
文档编号H05B41/28GK1318968SQ00107128
公开日2001年10月24日 申请日期2000年4月20日 优先权日2000年4月20日
发明者任文华 申请人:许彐琼