专利名称：大功率气体放电灯用电子控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明灯的控制设备，大功率气体放电灯用电子控制器，特别适宜在大功率的镝、铟、汞、钠、金属卤化物灯泡，冷阴极灯管上安装使用。
背景技术：
气体放电灯工作电压一般在交流80-150伏，而市电为220伏，使用时需将220伏降至80-150伏，这时必须适配与灯泡同等功率的降压、限流、保护控制装置。目前多采用电感式低频扼流圈，其体积大、重量重、损耗大、功率因数低、噪音、干扰大有闪烁，电压、电流、功率都无法控制，光照质量差。
专利号98218196.5“高强度气体放电灯适配控制器”提供的还是以改变电感线圈，改变电感量来达到调光的目的，因此在能耗、噪音、功率因数、启动、电压、电流等性能上还是与传统电感式一样，能耗高、干扰大，电压、电流、功率受线路电压波动的影响，因此还不宜在大功率的气体放电灯上使用。
专利号01264335.1“控制高压气体放电灯的高功率因数电子镇流器”，虽也提供了一种可提高放电灯功率因数，并节能、成本低、照明质量高，使用寿命长的全电子镇流器，但对功率较大的灯管，因其脉冲的时间、幅度还不够，若外电压波动还不易启动，甚至点不起灯，缺少大功率启动触发点灯电路，在较大功率时，工作状态不够稳定，可靠性还不高，还不适宜在大功率气体放电灯上使用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大功率气体放电灯用电子控制器，不仅重量轻、体积小，而电路简单，元器件少，成本低，安装方便，驱动波形失真小，能恒压、恒流、恒功率工作，工作稳定、可靠性高，特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为大功率气体放电灯用电子控制器由滤波电路依次与整流电路、功率因数开关电路、驱动变换功率控制电路、启动触发保护电路、输出匹配电路及辅助电源电路连接所组成；所述的功率因数开关电路由厚膜集成块IC1分别与连接有二极管D2，电阻R4、R3的开关管Q1和电感L4连接组成，所述的驱动变换功率控制电路由厚膜集成电路IC2与连接有电阻R8、R11，稳压管ZD3的开关管Q3及连接有稳压管ZD1、ZD2，电阻R9、R10，变压器T2，电容C8的开关管Q2连接组成；所述启动触发保护电路由厚膜集成电路IC3与电容C10，可控硅SCR、二极管D4、电容C9、C11、电感L5、继电器JT连接组成。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于此控制器是将50赫兹的交流电源转换成30千赫兹较高频率交流电源，来点亮灯泡的全电子结构，其体积小、重量轻只有传统式的1/4，并功率因数高可接近1。滤波电路为多极共模、差模滤波器，可减小开关转换时产生的电磁、辐射、传导的干扰，同时也抑制输入电源污染时对控制器的干扰，符合欧州国际电工协会的标准。采用了三个集成块电路，集成化程度高，使用的元器件少，电路简单、成本低。而供给集成块工作的电源是由市电经线性变压器、稳压管稳压后取得的，工作稳定、可靠性高。驱动电路中，直接由集成块IC2驱动开关管Q3，电路简单，驱动波形失真小，由三集成块电路使其能恒压、恒流、恒功率工作，并有开路、短路，异常状态下能稳定工作的功能，有特别的启动触发电路，因此特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用，符合电磁兼容标准和环境保护的要求。
图1为本实用新型的方框图；图2为本实用新型的电路图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的实施例作进一步描述方框1是滤波电路。当接通电源的瞬间，线路上将有较高的浪涌电压产生，R1是压敏电阻器，能够吸收瞬间浪涌电压，避免瞬时高压对电路的冲击，R2是NTC热敏电阻器用来抑制电源的瞬时浪涌电流和实现软启动。由电容C1、C2、C3、C4、电感L1、L2、L3组成多极共模、差模滤波器，以减小开关转换时产生的电磁、辐射、传导的干扰，同时也抑制输入电源污染对控制器的干扰，起双向作用。
滤波电路1由相线从L端接入FU保险管，保险管另一端与R1、C1、L1的1端连接，零线N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端与C2、L2的1端连接；C2另一端与L1的4端连接，L2的2端与C3、L3的1端连接，L2的4端与C4、L3的3端连接，C3另一端与C4另一端连接后接地。
方框2是整流电路。D1是桥式整流器件，把交流变成直流，由C6滤波后，供给电路。
整流电路2由L3的2端与R2一端相接，再连向变压器T1的1端，R2另一端与D1的1端连接，D1的3端连向C13×3负极，D1的4端连向IC1的2脚等，L3的4端与D1的2端连接再连向变压器T1的2端。
方框3是功率因数开关电路。IC1是厚膜集成电路，型号是PLG-PF。主要功能是提高功率因数和对Q1实现电流电压的控制。电流信号是从L4的辅助绕组中取样送至IC1第五脚，电压信号从D2与C7连接点取样送至IC1第1脚，反馈信号从R4上端取出送至IC1第6脚。由L4升压电感、Q1、Q2场效应管组成并联开关电源，将整流后的200V直流电压上升到395V的直流电压。C7进行平滑滤波，进一步减少纹波电流。R5泄放电阻吸收C7充放电峰值，平衡电解容差。
功率因数开关电路3由IC1的1脚与二极管D2正极R5、C7正极连接。再接到Q2的D极。IC1的2脚与C6、D1的4端，L4的1端连接，IC1的4脚接R3另一端，Q1的S极接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7负极接R6的一端，IC1的7脚接R13等，L4的2端接D2负极，Q1的D极组成。
方框4是驱动变换功率控制电路。IC2是驱动与功率控制厚膜集成电路。型号是PLG-QD。WR电位器、R7、C14从电流取样电阻R6二端获取信号，进入IC2的第1、3脚，在IC2内部进行比较，然后将比较信号送至内部对第4、5输出信号进行控制。C8是耦合电容，T2是驱动变压器。R8、R9是限流电阻。R10、R11是箝位电阻。ZD1、ZD2、ZD3稳压二极管对Q2、Q3场效应管的G极实行正反向保护。Q2、Q3组成半桥开关电路，把直流工作电压转换成频率为30KHz左右的交流电压以供给灯泡工作。WR电位器的BC端与C14、R7相接，调节WR还可以调节功率从几瓦到上千瓦。
驱动变换功率控制电路4由R7另一端与R6、R4、R5另一端，C7×2负极，IC1的3脚，L4的3端，C6的另一端，ZD4稳压二极管负极，C13×3、C18负极，D3桥式压流器件的3端相接。IC2的3脚与C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18负极，R11、ZD3负极，Q3的S极、C15一端相接；IC2的2、6脚接C18正极；IC2的4脚接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5脚与R8连接，R8另一端与R11、ZD3正极、Q3的G极相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正极，Q2的G极；T2的4端接R10另一端，ZD2正极，Q2的S极，Q3的D极，C15、C12，ZD1负极与ZD2负极相接；Q2的D极与D2正极、R12相接组成。
方框5是启动触发保护电路。IC3是启动触发控制厚膜集成电路，型号是PLG-CF。高频交流电流通过R12对C11充电，然后C11进行放电，将放电时的电压由L5的辅助绕组，耦合到L5的主绕组，由主绕组提供给灯泡启动电压。灯泡点亮后，JT继电器将自动切断工作电压，C9、C11、SCR可控硅都将失电，电路进入稳压状态。C15吸收脉冲尖峰，C10是RC时间常数电容。
启动触发保护电路5由IC3的1脚接SCR的G极；IC3的2脚接SCR的T极，C9、C11、JT的B；IC3的3脚接JT的G，D4的正极；IC3的4脚接JT的D，D4的负极，再与SCR的S极，C10×2的负极，C9的另一端，L5的2、4端。L5的1端与C11另一端相接；IC3的5脚接C10×2的正极；IC3的6脚接C18正极等；JT的A与R12×2相接，R12另一端与Q2的D极、D2正极等相接组成。
方框6是辅助电源电路，由方框1、方框2接入，经T1变压、D3整流，从滤波电路中输出电压15伏，经R13与C13组成RC滤波，由ZD4稳压二极管稳压后送至各集成电路，供给IC1、IC2、IC3的工作电流。
辅助电源电路6由T1变压器的1端接L3的2端及R2；T1的2端接D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3桥式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端与D1的3端，C13×3、C18的负端，ZD4稳压二极管的负极，L4、IC1的3端，R4、C7×2负端，R6、R7相接这是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正极，ZD4正极，IC1的7脚，IC2的2、6脚，IC3的6脚，是一条低压工作电源通道。
方框7是输出匹配电路，由电容C13、ID灯泡、L5电感辅助绕组组成，ID灯泡可为各种型号规格的纳、镝、铟、金卤灯泡等和冷阴极灯管。
输出匹配电路7由C12接C15，Q2的S极、Q3的D极等；C12另一端输出连接ID灯泡；L5的4端接L5的2端C9、SCR的S极等；L5的3端输出连接ID灯泡的另一端组成。
接通开关，50Hz交流电源从方框1进入滤波电路，R1将吸收电源瞬间的浪涌电压。L1～L3、C1～C4，组成三级共差模混合滤波电路，对输入电源和本机产生的干扰进行双向抑制，使电磁兼容符合欧美等国际规定值。
滤波后的电源分戌二路，一路供给方框6，一路输入到方框2进行整流，变成200V左右的直流。
方框3的主要功能是控制Q1开关管来实行稳压、稳流和功率因数校正。
把输入直流电压信号直接接入IC1的2脚，D2输出直流信号直接送入IC1的1脚。当输入电源电压发生变化时，IC1内部将输入与输出二边的电压信号进行比较，由IC1内部基准作出反应，然后由IC1的4脚输出比较后的电压信号，去控制开关管，达到稳压目的。
直流电流经过L4的1脚输入，2脚输出，互感到3、4脚，电流信号从IC1的内部进行处理分析。然后把IC1第4脚输出控制信号，来达到稳定电流的目的。
通过L4、Q1、ZD1工作电压提高，电压相位超前，电压相位紧跟电流相位，自然将功率因数提高到接近1。然后将稳定的电源输送到方框4。
方框4是驱动变换和功率控制。IC2将内部产生的振荡高频信号从4脚输出，通过C8耦合，T2隔离匹配后，驱动Q2导通。5脚通过R8限流直耦至Q3导通。在上下半周时间里轮流工作。把稳定的直流电压转换成高频交流电压，转换频率出IC2内部编程设定。
当功率负载发生变换或灯泡功率改变时，整个电路的电流也会随之改变，R6是整机的电流取样电阻，取样信号从R6一端经R7，R6另一端信号送入IC3的3脚，一部分信号经C14与R7另一端配合后，送入WR，经WR调节后进入TC3的1脚，经IC3内部处理后，经4脚输出，来控制Q2、Q3输出的大小。从而达到根据负载大小，可以调节负载的目的。
方框5是启动触发保护电路。Q2、Q3把高频率交流电源，经方框7，C12隔直电容，输送到灯管。直流高压经R12控制后，通过JZ常闭触点向C11充电。充完电后，对L5放电，此时L5的1、2脚绕组产生了感生电动势，耦合到3、4绕组，在3、4绕组间产生了较高的触发电压，将灯管点亮。当灯管点亮后JZ的C、D端得电，吸合触发电路关闭。如果灯管功率突变，负载老化失效。JZ还是关闭，C11得不到启动电压，就没有充放电过程，L5就没有感生电压，灯就不亮，保护了电路。由于灯管的功率和特性的差异，JC3内有一组振荡开关信号，经IC3的1、2脚接入可控硅，产生触发脉冲串，连续触发点亮灯炮。如果灯座漏电，灯头腐蚀，玻壳破裂等故障存在，C9将信号反馈IC3内，停止了脉冲串的输出。同时也达到保护电路的目的。等故障排除，重新又会启动。
输入工作电压为150-250伏，频率50-60赫兹，功率从150瓦-2000瓦。
权利要求1.一种大功率气体放电灯用电子控制器，由滤波电路依次与整流电路、功率因数开关电路、驱动变换功率控制电路、启动触发保护电路、输出匹配电路及辅助电源电路连接所组成；其特征在于所述的功率因数开关电路由厚膜集成块IC1分别与连接有二极管D2，电阻R4、R3的开关管Q1和电感L4连接组成；所述的驱动变换功率控制电路由厚膜集成电路IC2与连接有电阻R8、R11，稳压管ZD3的开关管Q3及连接有稳压管ZD1、ZD2，电阻R9、R10，变压器T2，电容C8的开关管Q2连接组成；所述启动触发保护电路由厚膜集成电路IC3与电容C10，可控硅SCR、二极管D4、电容C9、C11、电感L5、继电器JT连接组成。
2.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于滤波电路1由相线从L端接入FU保险管，保险管另一端与R1、C1、L1的1端连接，零线N接入R1、C1、L1的3端，L1的2端与C2、L2的1端连接；C2另一端与L1的4端连接，L2的2端与C3、L3的1端连接，L2的4端与C4、L3的3端连接，C3另一端与C4另一端连接后接地。
3.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于整流电路2由L3的2端与R2一端相接，再连向变压器T1的1端，R2另一端与D1的1端连接，D1的3端连向C13×3负极，D1的4端连向IC1的2脚等，L3的4端与D1的2端连接再连向变压器T1的2端。
4.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于功率因数开关电路3由IC1的1脚与二极管D2正极R5、C7正极连接，再接到Q2的D极，IC1的2脚与C6、D1的4端，L4的1端连接，IC1的4脚接R3另一端，Q1的S极接R4的一端，R4另一端接R5另一端，C7负极接R6的一端，IC1的7脚接R13等，L4的2端接D2负极，Q1的D极组成。
5.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于驱动变换功率控制电路4由R7另一端与R6、R4、R5另一端，C7×2负极，IC1的3脚，L4的3端，C6的另一端，ZD4稳压管负极，C13×3、C18负极，D3桥式压流器件的3端相接，IC2的3脚与C14另一端，R6另一端，T2的2端，C18负极，R11、ZD3负极，Q3的S极、C15一端相接；IC2的2、6脚接C18正极；IC2的4脚接C8，C8另一端接T2的1端；IC2的5脚与R8连接，R8另一端与R11、ZD3正极、Q3的G极相接；T2的3端接R9，R9另一端接R10、ZD1正极，Q2的G极；T2的4端接R10另一端，ZD2正极，Q2的S极，Q3的D极，C15、C12，ZD1负极与ZD2负极相接；Q2的D极与D2正极、R12相接组成。
6.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于启动触发保护电路5由IC3的1脚接SCR的G极；IC3的2脚接SCR的T极，C9、C11、JT的B；IC3的3脚接JT的G，D4的正极；IC3的4脚接JT的D，D4的负极，再与SCR的S极，C10×2的负极，C9的另一端，L5的2、4端，L5的1端与C11另一端相接；IC3的5脚接C10×2的正极；IC3的6脚接C18正极等；JT的A与R12×2相接，R12另一端与Q2的D极、D2正极等相接组成。
7.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于辅助电源电路6由T1变压器的1端接L3的2端及R2；T1的2端连D1的2端及L3的4端；T1的3端接D3桥式整流器件的2端；T1的4端接D3的1端；D3的3端与D1的3端，C13×3、C18的负端，ZD4稳压管的负极L4、IC1的3端，R4、C7×2负端，R6、R7相接这是前置的公共地端通道；D3的4端接R13，R13另一端接C13×3正极，ZD4正极，IC1的7脚，IC2的2、6脚，IC3的6脚，是一条低压工作电源通道。
8.根据权利要求1所述的电子控制器，其特征在于输出匹配电路7由C12接C15，Q2的S极、Q3的D极等；C12另一端输出连接ID灯泡；L5的4端接L5的2端、C9、SCR的S极等；L5的3端输出连接ID灯泡的另一端组成。
专利摘要一种大功率气体放电灯用电子控制器，由依次相连的滤波、整流、功率因数开关、驱动变换功率控制、启动触发保护、输出匹配电路及辅助电源电路所组成。滤波电路采用多极共模、差模滤波器，完全符合电磁兼容标准，减少外线路对控制器的干扰，采用三个集成块电路，集成化程度高，使用的元器件少，电路简单，成本低，而供给集成块工作的辅助电源电路是由市电经变压器、稳压管稳压后取得的，工作稳定，可靠性高。驱动电路中，直接由集成块IC2驱动开关管Q3，电路简单、失真小，能恒压、恒流、恒功率工作，并有短路、开路、导常状态下能稳定工作的功能，特别适宜在大功率气体放电灯上安装使用，而功率因数高，使用寿命长，照明质量高。
文档编号H05B41/28GK2688016SQ20042002020
公开日2005年3月23日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者杨罗定 申请人:楼方禄