专利名称：具有自恢复功能的电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子镇流器，具体涉及一种高强度气体放电灯的电子镇流器。
背景技术：
高频电子镇流器已经越来越多的代替传统的电感式镇流器，它具有效率高、体积小、控制灵活等特点。现有的高频电子镇流器的基本结构由整流及功率因数校正电路、高频逆变电路、逆变器控制电路、负载匹配网络电路、高压启动电路组成。相对于传统的电感式镇流器，电子镇流器的功率半导体器件对过压、过流和过热更为敏感。而现有的大多数电子镇流器都没有可靠的保护电路用于保护灯的启动失败、热灯、灯端开路和灯端短路等多种非正常状态。电子镇流器与高强度气体放电灯配套工作，常常由于灯安装错误或在灯使用过程中因某些原因出现各种非正常情况，这时电子镇流器常常因此而损坏。在实际应用当中，由于电子镇流器经常被安装在很高位置或者安装地点比较分散。例如，被用作路灯的高压钠灯可能被分布在长度达几百公里的高速公路上，在这种情况下也会经常出现由于高强度气体放电灯或者灯具出现故障而导致灯端短路或者开路问题，这时候电子镇流器如果不被及时保护将造成电子镇流器的发热，甚至损坏，更严重的情况下可能造成漏电和火灾，而此时由于客观原因很难及时的维修这些灯具，对电子镇流器的及时有效的保护就尤为重要。另外，在有些使用场合(如工厂车间和商场大厅等)电子镇流器都是几十个、几百个或更多个一起使用，并且常是多支灯共用一个电源开关。过去采用晶闸管作异常保护的电子镇流器，由于没有重复启动功能，当电子镇流器因灯管异常而停止工作后，即使换了好灯管，还必须切断总电源，再次启动才能点亮，这给实际使用和维修带来了诸多不便。而且晶闸管保护方法电路复杂、功耗大，直接影响电子镇流器的效率，而且热灯状态和启动失败的情况又是无法保护的。由于高强度气体放电灯工作过程中电压、电流变化过程逻辑关系复杂，通过灯两端的电压和灯中流过的电流来可靠的判断灯是否处于异常状态是很困难的。
实用新型内容本实用新型研制了一种具有自恢复功能的电子镇流器，它具有可靠的保护电路，对于灯的启动失败、热灯、灯端开路、灯端短路等多种非正常状态，可以实现自动保护，不会因为上述的各种非正常情况而使电子镇流器烧坏；当灯安装错误和灯使用过程出现某些非正常情况时，异常状态出现后若更换灯管时，电子镇流器可以自动恢复正常工作；在多个电子镇流器一起使用并且共用一个电源开关时，当其中一个电子镇流器或灯管出现问题，换好了灯管后，不需要切断电源，直接安装即可使用，这给实际使用和维修带来了很大的方便。本实用新型包含了整流及功率因数校正电路1、高频逆变电路2、逆变器控制电路3、负载匹配网络电路4、高压启动电路5、电流传感器CL1，整流及功率因数校正电路1的电源端接220V市电，整流及功率因数校正电路1的校正信号输出端接高频逆变电路2的信号输入端，高频逆变电路2的高频信号输出端接负载匹配网络电路4的信号输入端，负载匹配网络电路4的高压信号输入端与高压启动电路5的高压信号输出端相连接，放电灯L1两灯丝的两个电源端分别接匹配网络电路4的两个电源输出端，电流传感器CL1套在放电灯L1的一根电源线6上，电流传感器CL1的感应电流输出端一端接地，另一端接逆变器控制电路3的感应电流输入端。它还包含了镇流器保护电路7，镇流器保护电路7由保护信号检测电路8、保护信号发生电路9组成，保护信号检测电路8的电源输入端接整流及功率因数校正电路1的电源输出端，保护信号检测电路8的感应电流信号输入端接电流传感器CL1感应电流输出端的一端，保护信号检测电路8的两个电压信号输入端分别接放电灯L1两灯丝的两个电源端，保护信号检测电路8的检测信号输出端接保护信号发生电路9的信号输入端，保护信号发生电路9的两个信号输出端分别接高压启动电路5的控制端和高频逆变电路2的控制端；保护信号检测电路8由九个电阻R1-R9、四个二极管D1-D4、稳压二极管ZD1、两个运算放大器U1、U2、两个电容C1、C2、两个三极管Q1、Q2组成，电阻R2、R3的一端接放电灯L1的两个电源端，R2、R3的另一端接二极管D1的正极，D1的负极接电阻R4的一端和电容C1的一端及运算放大器U1的同相输入端，R4的另一端和C1的另一端接地，U1的反相输入端接U1的输出端和电阻R6的一端，U1的电源端接+Ec，U1的接地端接地，电阻R6的另一端接三极管Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极接电阻R8的一端和二极管D3的正极，R8的另一端接+Ec，D3的负极接保护信号发生电路9的信号输入端；电阻R1的一端和二极管D2的正极接电流传感器CT1的感应电流输出端的一端，R1的另一端接地，二极管D2的负极接电阻R5的一端和电容C2的一端及运算放大器U2的同相输入端，R5的另一端和C2的另一端接地，U2的反相输入端接U2的输出端和电阻R7的一端，R7的另一端接三极管Q2的基极，Q2的发射极接地，Q2的集电极接电阻R9的一端和二极管D4的正极，R9的另一端接+Ec，D4的负极接保护信号发生电路9的信号输入端和稳压二极管ZD1的负极，ZD1的正极接地。保护信号发生电路9由时钟芯片IC1、五个电阻R10-R14、三个电容C3-C6、两个二极管D5、D6组成，IC1的信号输入端4脚接保护信号检测电路8的信号输出端，IC1的电源端8脚接IC1的4脚，IC1的7脚经电阻R10与IC1的8脚连接，IC1的7脚经电阻R11与IC1的2脚、6脚相连接，IC1的6脚、2脚经电容C4接IC1的5脚，IC1的5脚经电容C3接地，IC1的1脚接地；IC1的信号输出端3脚接电阻R12、R13的一端，R12的另一端接二极管D6的正极，D6的负极接高频逆变电路2的控制端和电阻R14的一端及电容C5的一端，C5和R14的另一端接地；电阻R13的另一端接二极管D5的正极，D5的负极接高压启动电路5的控制端。工作原理电阻R2、R3组成一个分压器，分压器输出经过D1与后面接并联的R4和C1组成半波整流电路，得到电压取样的直流平均值；同理通过电流传感器CT1得到电流取样的直流平均值。三极管Q1、Q2和二极管D3、D4组成的电流信号的取样输出和电压信号的取样输出组成了“或”的逻辑关系；保护信号发生电路9采用多谐振荡信号发生器，保护信号检测电路8的电源信号作为多谐振荡电路的电源，时钟芯片IC1得电工作后输出一个信号，这个保护信号有两个分支分支一经过电阻R13和二极管D5去封锁高压启动电路5高压脉冲；另一分支经过电阻R12和二极管D6去封锁高频逆变电路2的控制极。本实用新型具有自恢复功能的电子镇流器，它具有可靠的保护电路，对于灯的启动失败、热灯、灯端开路、灯端短路等多种非正常状态，可以实现自动保护，不会因为上述的各种非正常情况而使电子镇流器烧坏；当灯安装错误和灯使用过程出现某些非正常情况时，异常状态出现后若更换灯，电子镇流器可以自动恢复正常工作；在多个电子镇流器一起使用并且共用一个总电源开关时，当其中一个电子镇流器或灯管出现问题，换好了灯管后不需要切断总电源，直接安装即可使用，这给实际使用和维修带来了很大的方便。
图1是本实用新型的整体结构示意框图，图2是本实用新型中镇流器保护电路7的电路结构示意图，图3是具体实施方式
二中辅助电源电路10的电路结构示意图。
具体实施方式
一本具体实施方式
由整流及功率因数校正电路1、高频逆变电路2、逆变器控制电路3、负载匹配网络电路4、高压启动电路5、镇流器保护电路7组成，整流及功率因数校正电路1的电源端接220V市电，整流及功率因数校正电路1的校正信号输出端接高频逆变电路2的信号输入端，高频逆变电路2的高频信号输出端接负载匹配网络电路4的信号输入端，负载匹配网络电路4的高压信号输入端与高压启动电路5的高压信号输出端相连接，放电灯L1两灯丝的两个电源端分别接匹配网络电路4的两个电源输出端，电流传感器CL1套在放电灯L1的一根电源线6上，电流传感器CL1的感应电流输出端一端接地，另一端接逆变器控制电路3的感应电流输入端；镇流器保护电路7由保护信号检测电路8、保护信号发生电路9组成，保护信号检测电路8的电源输入端接整流及功率因数校正电路1的电源输出端，保护信号检测电路8的感应电流信号输入端接电流传感器CL1感应电流输出端的一端，保护信号检测电路8的两个电压信号输入端分别接放电灯L1两灯丝的两个电源端，保护信号检测电路8的检测信号输出端接保护信号发生电路9的信号输入端，保护信号发生电路9的两个信号输出端分别接高压启动电路5的控制端和高频逆变电路2的控制端；保护信号检测电路8由九个电阻R1-R9、四个二极管D1-D4、稳压二极管ZD1、两个运算放大器U1、U2、两个电容C1、C2、两个三极管Q1、Q2组成，电流传感器CT1采用CS1050型号，运算放大器U1、U2选用LM324型号，电阻R2、R3的一端接放电灯L1的两个电源端，R2、R3的另一端接二极管D1的正极，D1的负极接电阻R4的一端和电容C1的一端及运算放大器U1的同相输入端，R4的另一端和C1的另一端接地，U1的反相输入端接U1的输出端和电阻R6的一端，U1的电源端接+Ec，U1的接地端接地，电阻R6的另一端接三极管Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极接电阻R8的一端和二极管D3的正极，R8的另一端接+Ec，D3的负极接保护信号发生电路9的信号输入端；电阻R1的一端和二极管D2的正极接电流传感器CT1的感应电流输出端的一端，R1的另一端接地，二极管D2的负极接电阻R5的一端和电容C2的一端及运算放大器U2的同相输入端，R5的另一端和C2的另一端接地，U2的反相输入端接U2的输出端和电阻R7的一端，R7的另一端接三极管Q2的基极，Q2的发射极接地，Q2的集电极接电阻R9的一端和二极管D4的正极，R9的另一端接+Ec，D4的负极接保护信号发生电路9的信号输入端和稳压二极管ZD1的负极，ZD1的正极接地。保护信号发生电路9由时钟芯片IC1、五个电阻R10-R14、三个电容C3-C6、两个二极管D5、D6组成，时钟芯片IC1选用NE555型号，IC1的信号输入端4脚接保护信号检测电路8的信号输出端，IC1的电源端8脚接IC1的4脚，IC1的7脚经电阻R10与IC1的8脚连接，IC1的7脚经电阻R11与IC1的2脚、6脚相连接，IC1的6脚、2脚经电容C4接IC1的5脚，IC1的5脚经电容C3接地，IC1的1脚接地；IC1的信号输出端3脚接电阻R12、R13的一端，R12的另一端接二极管D6的正极，D6的负极接高频逆变电路2的控制端和电阻R14的一端及电容C5的一端，C5和R14的另一端接地；电阻R13的另一端接二极管D5的正极，D5的负极接高压启动电路5的控制端。本实用新型中的直流电源+Ec是由整流及功率因数校正电路1提供的。灯管L1的几个异常状态包括灯端开路、灯端短路、热灯状态、启动失败，另外还有高强度气体放电灯已经处于严重老化状态。这些异常状态从灯的电压、电流特性上都有特殊的表现形式。因此，只要正确的检测了灯电压和电流的这些特殊状态，也就可以准确的判断灯处于哪一个异常状态，从而进行保护和自动恢复。其中，当灯端开路、热灯状态和启动失败的时候，灯中电流近似为零，因此，可以通过检测灯电流是否为零来判断灯是否处于这些异常状态。如果灯处于正常的状态，则保护电路的电源被切断，保护电路不工作；如果灯处于这些异常状态，则启动异常状态保护电路的电源，使保护电路工作，起到保护电子镇流器的作用。当灯正常点亮时，灯中始终流过电流，因此这个整流后的直流量始终不为零。正常灯点燃的状态下，这个电流取样信号通过电阻R7使三极管Q2导通。这样，稳压管二极管ZD1两端的电压就为零。通过这个电路，就保证了在灯正常点燃的情况下，保护信号检测电路输出电源信号为零；相反，如果在燃点过程中出现了意外，比如，灯端突然断路，检测到的电流信号为零，那么三极管Q2截止，电阻R9就可以使稳压二极管ZD1稳定在一个小于+Ec的电压上。这种情况下就相当于在灯端开路，输出一个直流电源，用这个直流电源给保护信号发生电路提供电源，启动保护电路。同理，电压信号的监测与输出也是相同的。IC1所形成的单脉冲持续宽度，可以从几微秒到几小时，精度可达0.1％；本实用新型所涉及的这个保护电路在异常状态下的保护是周期性的，在保护状态下每个周期内有几秒钟是不保护镇流器的，但因为灯的异常而对镇流器的破坏主要是由于出现过高电压或者出现大电流而使电子镇流器的开关器件损坏导致的，几秒钟的不保护是造成不了损坏的；另外，保护电路的延迟时间是可调的，可以根据不同的高强度气体放电灯的自身特性调节保护时间、放开时间。
具体实施方式
二本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点在于它增加了一个辅助电源电路10，它由二极管D7、D8、稳压二极管D3、D4、稳压芯片IC2、可控硅FD1、三个电阻R15、R16、R17、两个电容C6、C7、C8组成，稳压芯片IC2选用LM7815型号，电阻R15的一端和稳压二极管ZD2的负极接交流电源220V市电的一极，交流电源220V市电的另一极接二极管D8的负极，DA的正极接地，R15的另一端接可控硅FD1的阳极，FD1的阴极接二极管D7正极和电容C6的一端及稳压芯片IC2的电源输入端1脚，二极管D7的负极经电阻R17接可控硅FD1的控制极、电阻R16的一端及稳压二极管ZD3的负极，R16的另一端接稳压二极管ZD2的正极，ZD3的负极接地，稳压芯片IC2的2脚接地，IC3的电源输出端3脚接滤波电容C7、C8的一端和+Ec，C7、C8的另一端接地。本电路的工作原理为当电子镇流器处于正常工作状态的情况下，整流及功率因数校正电路1也正常工作，从整流及功率因数校正电路1电感上馈送的能量通过C6的充电，经过IC2的稳压后，得到稳定的输出电压+Ec。在这种情况下，电容C1上的电压很高，由于二极管D7和电阻R17的钳位作用，可控硅FD1的阴极电位始终高于阳极电位，FD1关断，辅助电源电路不工作。当电子镇流器处于保护工作状态的时候，由于整流及功率因数校正电路1处于间歇工作状态，馈送到C6上的能量不足，因此从电网直接输入的半波信号在幅值大于稳压管ZD2稳压值的情况下，可控硅FD1导通，通过R15给电容C6充电。电网电压在一个周期内有小于半个周期的时间是给电容C6充电的，当电容C6上的电压足够高的时候使可控硅FD1承受反压而关断。当电容C6上的电压不足的时候又像前述那样重新使可控硅PD1导通，保证IC2输出稳定的控制电源电压+Ec。
具体实施方式
一所述的镇流器保护电路7在灯正常点亮的时候是不工作的。在灯处于异常状态的时候，要使电子镇流器得到可靠的保护，必须满足的条件是控制电路的直流电源+Ec一定要保持稳定。
具体实施方式
一中的直流电源+Ec由整流及功率因数校正电路1提供，当灯出现异常状态的情况下，整流及功率因数校正电路1是间歇工作的，这时候由整流及功率因数校正电路1很难可靠提供稳定的直流控制电源+Ec，无法满足保护电路的要求。本具体实施方式
设计了一种新型的辅助电源，它的特点是在整流及功率因数校正电路1提供的直流控制电源正常工作的时候辅助电源不工作；当整流及功率因数校正电路1提供的控制电源不稳定的情况下辅助电源开始工作，从而保证控制电路的电源始终是稳定的。保证了本实用新型的安全性和稳定性。
权利要求1.具有自恢复功能的电子镇流器，它包含了整流及功率因数校正电路(1)、高频逆变电路(2)、逆变器控制电路(3)、负载匹配网络电路(4)、高压启动电路(5)、电流传感器CL1，整流及功率因数校正电路(1)的电源端接220V市电，整流及功率因数校正电路(1)的校正信号输出端接高频逆变电路(2)的信号输入端，高频逆变电路(2)的高频信号输出端接负载匹配网络电路(4)的信号输入端，负载匹配网络电路(4)的高压信号输入端与高压启动电路(5)的高压信号输出端相连接，放电灯L1两灯丝的两个电源端分别接匹配网络电路(4)的两个电源输出端，电流传感器CL1套在放电灯L1的一根电源线(6)上，电流传感器CL1的感应电流输出端一端接地，另一端接逆变器控制电路(3)的感应电流输入端；其特征在于它还包含了镇流器保护电路(7)，镇流器保护电路(7)由保护信号检测电路(8)、保护信号发生电路(9)组成，保护信号检测电路(8)的电源输入端接整流及功率因数校正电路(1)的电源输出端，保护信号检测电路(8)的感应电流信号输入端接电流传感器CL1感应电流输出端的一端，保护信号检测电路(8)的两个电压信号输入端分别接放电灯L1两灯丝的两个电源端，保护信号检测电路(8)的检测信号输出端接保护信号发生电路(9)的信号输入端，保护信号发生电路(9)的两个信号输出端分别接高压启动电路(5)的控制端和高频逆变电路(2)的控制端；保护信号检测电路(8)由九个电阻R1-R9、四个二极管D1-D4、稳压二极管ZD1、两个运算放大器U1、U2、两个电容C1、C2、两个三极管Q1、Q2组成，电阻R2、R3的一端接放电灯L1的两个电源端，R2、R3的另一端接二极管D1的正极，D1的负极接电阻R4的一端和电容C1的一端及运算放大器U1的同相输入端，R4的另一端和C1的另一端接地，U1的反相输入端接U1的输出端和电阻R6的一端，U1的电源端接+Ec，U1的接地端接地，电阻R6的另一端接三极管Q1的基极，Q1的发射极接地，Q1的集电极接电阻R8的一端和二极管D3的正极，R8的另一端接+Ec，D3的负极接保护信号发生电路(9)的信号输入端；电阻R1的一端和二极管D2的正极接电流传感器CT1的感应电流输出端的一端，R1的另一端接地，二极管D2的负极接电阻R5的一端和电容C2的一端及运算放大器U2的同相输入端，R5的另一端和C2的另一端接地，U2的反相输入端接U2的输出端和电阻R7的一端，R7的另一端接三极管Q2的基极，Q2的发射极接地，Q2的集电极接电阻R9的一端和二极管D4的正极，R9的另一端接+Ec，D4的负极接保护信号发生电路(9)的信号输入端和稳压二极管ZD1的负极，ZD1的正极接地；保护信号发生电路(9)由时钟芯片IC1、五个电阻R10-R14、三个电容C3-C6、两个二极管D5、D6组成，IC1的信号输入端4脚接保护信号检测电路(8)的信号输出端，IC1的电源端8脚接IC1的4脚，IC1的7脚经电阻R10与IC1的8脚连接，IC1的7脚经电阻R11与IC1的2脚、6脚相连接，IC1的6脚、2脚经电容C4接IC1的5脚，IC1的5脚经电容C3接地，IC1的1脚接地；IC1的信号输出端3脚接电阻R12、R13的一端，R12的另一端接二极管D6的正极，D6的负极接高频逆变电路(2)的控制端和电阻R14的一端及电容C5的一端，C5和R14的另一端接地；电阻R13的另一端接二极管D5的正极，D5的负极接高压启动电路(5)的控制端。
2.根据权利要求1所述的具有自恢复功能的电子镇流器，其特征在于它增加了一个辅助电源电路(10)，它由二极管D7、D8、稳压二极管D3、D4、稳压芯片IC2、可控硅FD1、三个电阻R15、R16、R17、两个电容C6、C7、C8组成，电阻R15的一端和稳压二极管ZD2的负极接交流电源220V市电的一极，交流电源220V市电的另一极接二极管D8的负极，D8的正极接地，R15的另一端接可控硅FD1的阳极，FD1的阴极接二极管D7正极和电容C6的一端及稳压芯片IC2的电源输入端1脚，二极管D7的负极经电阻R17接可控硅FD1的控制极、电阻R16的一端及稳压二极管ZD3的负极，R16的另一端接稳压二极管ZD2的正极，ZD3的负极接地，稳压芯片IC2的2脚接地，IC3的电源输出端3脚接滤波电容C7、C8的一端和+Ec，C7、C8的另一端接地。
专利摘要具有自恢复功能的电子镇流器，它涉及一种电子镇流器，具体涉及一种高强度气体放电灯的电子镇流器。镇流器保护电路(7)由保护信号检测电路(8)、保护信号发生电路(9)组成，保护信号检测电路(8)的感应电流信号输入端接电流传感器CL
文档编号H05B41/292GK2583928SQ0228155
公开日2003年10月29日 申请日期2002年11月30日 优先权日2002年11月30日
发明者徐殿国, 刘汉奎, 刘钢, 张伟强, 崔贺林 申请人:哈尔滨工业大学