专利名称：具有电子镇流器功能的功率因数校正装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率因数校正装置(power factor correction device，PFC)，特别地，涉及一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，其在一功率因数校正电路中增加一可产生电子镇流器功能的控制电路以达到减少谐波干扰、省功率、省空间及稳定的系统可靠性的目的。
背景技术：
镇流器的功率因数是表示一输入电流真正运用于镇流器的有效功率百分比。由于以高频方式驱动灯管发光的电子镇流器具有较高的光输出，也就是较省电，因此已取代传统镇流器及起动器而被广泛应用，例如，使用于各类投射器上。传统上，一投射器的灯管点灯电路设计通常是将功率因数校正转换器及电子镇流器(Ballast)分开，如图1所示。图2是一传统投射器灯管点灯系统线路图。在图2中该系统包括一整流器21、一功率因数校正电路22、一能量存储电容C3、一电子镇流器电路24、一点灯器25及一灯管LAMP。如图2所示，该整流器21是一全桥式整流器，其由二极管BD1-BD4所组成，及一稳压电容器C1，用以提供该系统交流电对直流电的转换，例如，将110VAC转成150VDC或将220VAC转成300VDC。该功率因数校正电路22主要包括一变压器T1、输入功率检测电阻器R1-R3、一稳压电容C2、一阻截二极管D1、一金属氧化物半导体场效应晶体管开关(MOSFET switch)Q1及一控制器CTRL1。该整流器21的输出端耦接至该输入功率检测电阻器R1的一端及该变压器T1中第一电感TL1的一端。该电阻器R1的另一端耦接至电阻器R2的一端。该第一电感TL1的另一端耦接至该开关Q1的源极端及一正向偏压二极管D2。该电阻器R2另一端耦接至该控制器CTRL1的输入端、该接地稳压电容C2及该二极管D1的负向端(节点A)。该二极管的正向端(节点B)耦接至该电阻器R3的一端及该变压器T1中的第二电感TL2一端，该第二电感TL2的另一端则接地，该电阻器R3的另一端耦接至该控制器CTRL1的输入端。该控制器CTRL1的输出端经一电阻器R4耦接至该开关Q1的栅极。该开关Q1的漏极耦接至该控制器CTRL1的输入端及一接地电阻器R5。在此结构下，该电路22利用该控制器CTRL1分别接收来自电阻器R1-R3所检测的变压器两电感端的输出及一来自该开关Q1漏极的反馈信号FB。该反馈信号FB是用以修正该变压器两电感端的输出电压，藉此选择性地改变开关Q1的工作周期(ON duty ratio)及/或其频率以提供正确的功率因数输出。其中，使用该阻截二极管D1来阻止存储在电容器C2中的电荷逆流以致影响该检测电阻器R3的检测值，进而使得控制器CTRL1无法输出正确的功率因数。同样地，二极管D2相对于存储来自该功率因数校正电路22直流输出的接地电容C3也是具有相同的功能。由于负载情况会影响到电流及电压的输出相位相干性(output phase coherence)，例如，投影机若只使用白炽灯管时的输出电压及电流同相位，此时输出功率因数为100％，然而，实际上的负载较为复杂，此时，会先使用电容器(C3)来存储电能，因此，就需要一电子镇流器来维持功率因数输出于一稳定状态，例如，超过0.95。该镇流器电路24即是用作电子镇流器。传统上，如图2所示，该电路24包括一MOSFET开关Q2、一LC并联谐振电路、一阻截二极管D3及一控制器CTRL2。该开关Q2的源极连接该电容C3未接地的一端，其栅极则经电阻器R6自该控制器接收一输入信号，其漏极则同时连接至该阻截二极管D3的负电端及该LC并联电路的电感器L1的一端。该电感器L1同时连接至外部灯管LAMP的一端及该LC并联电路的接地电容C4。该二极管的正电端同时接地及连接至一电阻器R7的一端。该电阻器R7的另一端则连接至该控制器CTRL 2以产生一反馈信号BFB。同时，该电阻器R7另一端连接至该点灯器25的一端，其包含一用以点火的变压器T2及一用以控制该变压器T2的控制器CTRL3，该点灯器25的另一端连接该灯管LAMP的另一端。该控制器利用该反馈信号BFB输出一控制信号来调整该开关Q2的输出频率，藉此使得具有直流对交流转换功能的LC谐振电路所输出至该灯管的输出功率受到调控。该二极管D3如同前述的二极管D1一般可防止该开关Q2的漏极端电流及电压逆流影响到该反馈信号，进而影响供应至该灯管LAMP的交流电而导致该灯管发光(投射)时的稳定性(光闪烁指数)。例如，当灯管的光闪烁指数超过0.01时所导致投影片的投影产生抖动现象。传统上，前述功率因数校正电路22会将整流器21输出电压稳压在约380VDC附近，在利用该镇流器电路24的LC谐振电路降压至约85VDC左右以提供灯管LAMP所需的电压。但前述这类结构的电路相当复杂，以致会有耗电、占空间、费成本等缺点。
发明内容
因此，本发明的一目的为提供一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，其在一功率因数校正电路中增加一可产生电子镇流器功能的控制电路以提供本装置省电、省空间及稳定的系统可靠性。
本发明提供一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，其在一功率因数校正电路中增加一可产生电子镇流器功能的控制电路以提供本装置省电、省空间及稳定的系统可靠性。该具有电子镇流器功能的功率因数校正电路包括一灯管，用以提供照明；一点灯器，串接该灯管以启动该灯管的照明；一存储电容，用以提供该灯管发光所需的电压值；多个检测电阻器，用以测量该灯管两端的电压值；一电压/电流控制器，并联于所述串接的灯管及点灯器的两端，用以接收该灯管两端电压并根据所接收的灯管两端电压发出一反馈信号；一功率因数校正电路，并联于该电压/电流控制器，用以根据该反馈信号调整输出的电源以保护电路及提升系统的可靠性。
为使本发明的所述及其它目的、特征、与优点能更显而易见，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下图1显示一传统投射器的灯管点灯电路方块示意图；图2显示根据图1的部分灯管点灯电路图；图3是本发明一具有电子镇流器功能的功率因数校正电路；及图4是图3的功能性方块图。
具体实施例方式
全文中的相同标号代表相同元件。
参照图3，是本发明一具有电子镇流器功能的功率因数校正电路。在图3中，主要是将图2中的镇流器电路加以重新设计，使之与原功率因数校正电路22、点灯器25及灯管LAMP连接时，可具有原电子镇流器的功能但却不需原电子镇流器原有的复杂电路，因而产生该具有电子镇流器功能的功率因数校正电路。如图3所示，除固有用于将交流电(AC)转换成直流电(DC)的整流器21、用于调整功率因数的功率因数校正电路22、用于点亮灯管的点灯器25及用于照明的灯管LAMP外，还包括一电压/电流控制电路31。由于除该控制电路31外，其余各电路皆相同于图2，故在此不再重复说明，而仅就与图2不同处作说明。在该电压及电流控制器31中，包括一存储电容Ce、用以测量灯管两端电压差的检测电阻器R36、R37、R38及R39、一外部控制开关SN及一控制器CTRL 4。如图3所示，该存储电容两端Cvcc及Bvcc是跨接于整流器21的输出端及功率因数校正电路(PFC circuit)原输出端。注意，此是不同于传统连接方式，本发明是将来自整流器21的输出端耦接在电容器Ce的负电压端而将来自PFC电路22的输出端耦接在电容器Ce的正电压端，但是，传统上，是直接将PFC电路22的输出端连接在存储电容C3的负电压端，电容C3的正电压端则接地。经由节点Cvcc耦接至检测电阻R36的一端及点灯器25。检测电阻R36的另一端耦接至检测电阻R37的一端及该控制器CTRL 4内的差动放大器(未显示)的一输入端。检测电阻R37的另一端耦接至电阻R39的一端及PFC电路的反馈信号。电阻R39连接至电阻R38的一端及控制器CTRL 4内的差动放大器的另一输入端。电阻R38的另一端耦接节点Bvcc及该外部控制开关SN的一端。该外部控制开关SN的另一端耦接灯管的正电压端。
在上述结构下，因灯管的电阻R会因随使用的时间而变化，为使输出功率固定，必须根据电阻R的变化调整供应于其上的电压V与电流I，以使其灯管的功率消耗为固定。据此，控制器CTRL 4利用电阻器R36-R39将灯管两端的电压分别输入至内部的差动放大器以取得灯管目前的电压值，再将该电压值反馈给控制器CTRL 1以调整输出及存储于该存储电容Ce中的电荷值，其调整的电压范围约在20至90 VDC之间，藉此维持一稳定输出功率来保持灯管亮度的恒定，因而避免光闪烁现象的发生。该外部控制开关SN连接至一外部控制电路以提供另类点灯的选择。该开关SN可以是一继电器、一金属氧化物半导体(MOS)元件或一闸流晶体管元件(thyristor)。
图4是图3的功能性方块图。如图4所示，先利用一整流器将输入的交流电压由110/220VAC转换成电路操作所需的直流电压150/300VDC，再利用本发明的功率因素校正装置中的电压及电流控制电路产生一反馈控制信号FBC来控制功率因素校正电路直接产生约85VDC左右的输出电压供应给灯管使用。如此，即可节省镇流器电路所需的降压电路，进而降低成本、节省空间及减少功率损耗。若该灯管是一交流灯管，则需增加一直流电对交流电的转换器(DC/AC)(未显示)，用以提供该交流灯管一交流电压。该转换器可利用任何公知的直流对交流转换技术来达到，例如，全桥式或半桥式电路。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟知此技术的技术人员，在不脱离本发明的精神及范围内，当可做更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，包括一灯管，用以提供照明；一点灯器，串接该灯管，以启动该灯管照明；一存储电容，用以提供该灯管发光所需的电压值；多个检测电阻器，用以测量该灯管两端的电压值；一电压及电流控制器，并联在所述串接的灯管及点灯器的两端，用以根据在该灯管两端所测量的电压值来产生一反馈控制信号；一功率因数校正控制器，并联于该电压/电流控制器，用以根据该反馈控制信号来调整该存储电容中的电压值。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括一外部控制开关，用以自外部控制该灯管发光。
3.如权利要求1所述的装置，其中，该灯管是一直流灯管。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该灯管是一交流灯管。
5.如权利要求1所述的装置，其中，该发光所需的电压值是一范围落在20至90V间的电压。
6.一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，包括一灯管；一整流器，用以提供一直流操作电压；.一存储电容，用以存储灯管发光所需的电压；一点灯器，用以利用该存储电容所存储的电压启动灯管发光；多个检测电阻器，用以测量该灯管两端的电压值；一电压及电流控制器，用以根据在该灯管两端所测量的电压值来产生一反馈控制信号；一功率因数校正控制器，用以根据该反馈控制信号来调整接收自该整流器的电压以改变提供至该存储电容中的电压值。
7.如权利要求6所述的装置，其中，该灯管是一直流灯管。
8.如权利要求6所述的装置，其中，该灯管是一交流灯管。
9.如权利要求8所述的装置，其中，为提供该交流灯管一交流电压，进一步包括一直流对交流转换器。
10.如权利要求9所述的装置，其中，该直流对交流转换器是一全桥式电路。
11.如权利要求9所述的装置，其中，该直流对交流转换器是一半桥式电路。
12.如权利要求9所述的装置，其中，该功率因数校正电路进一步包括一变压器，包括一第一电感及一接地第二电感，其中，该第一电感一端连接该存储电容的负电端；一第一输入功率检测电阻器，包括一第一电阻及一第二电阻串接在一起，其中，该第一输入功率检测电阻器一端连接至该第一电感中与该存储电容相连接的同一端且其交接点连接至该整流器输出端；一接地电容，连接至该第一输入功率电阻器的另一端；一阻截二极管，其耦接于该接地第二电感及该接地稳压电容与该第一输入功率电阻器的交接点之间；一第二输入功率检测电阻器，其一端连接至该阻截二极管与该接地第二电感间的交接点；一金属氧化物半导体场效应晶体管开关，包括一源极、一漏极及一栅极，其中，该源极同时连接至该第一电感另一端及一用以连接至输出端的正向二极管，该漏极连接至一用于侦测反馈电压的接地电阻；及一控制器，其输出端通过一用以稳压的电阻器连接至该金属氧化物半导体场效应晶体管开关的栅极而其输入端同时连接至该电压及电流控制器的输出端、该金属氧化物半导体场效应晶体管开关与该接地电阻的交接点、该第二输入功率检测电阻器的另一端及该第一输入功率检测电阻器、该阻截二极管与该接地电容三者的交接点。
全文摘要
本发明提供一种具有电子镇流器功能的功率因数校正装置，其在一功率因数校正电路中增加一可产生电子镇流器功能的控制电路以提供本装置省电、省空间及稳定的系统可靠性。该具有电子镇流器功能的功率因数校正电路包括一灯管，用以提供照明；一点灯器，串接该灯管以启动该灯管的照明；一电压/电流控制器，并联于上述串接的灯管及点灯器的两端，用以接收该灯管两端电压并根据所接收的灯管两端电压发出一反馈信号；一功率因数校正电路，并联于该电压/电流控制器，用以根据该反馈信号调整输出的电源以保护电路及提升系统的可靠性。
文档编号H05B41/28GK1406103SQ0113312
公开日2003年3月26日 申请日期2001年9月14日 优先权日2001年9月14日
发明者陈启仁 申请人:明碁电通股份有限公司