专利名称：低压交直流两用荧光灯镇流控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明电器装置，尤其涉及一种低压交直流两用荧光灯镇流控制器。
背景技术：
目前采用低压交流电源(小于36Vac的安全电压)供荧光灯运行的镇流器(逆变器)尚无类似的报导，用低压直流(小于36Vdc)供荧光灯启动点灯的镇流器，其工作方式多采用自激式振荡、变压器升压、冷启动并点亮荧光灯管，这种工作模式对于直径大于T2的灯管的启动和照明，存在着较多缺点一是启动电流很大，一般为工作电流的2倍左右，这就意味着必须加大供电电源(如蓄电池)的容量，从而增大了电源的体积，同时还提高了使用成本，二是用高压将荧光灯管在冷状态的情况下硬击穿(即冷启动)，这不仅增加了变压器次级高压绕组的体积，提高了产品的直接成本，而更重要的是冷启动灯管及照明运行，会使灯管的寿命大大缩短，发光效率也低下，三是工作电流不稳定，随电压波动而变化较大，四是低温性能差，低温启动不可靠，四是没有控制功能，只是一个逆变器而已。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能使低压供电的荧光灯的启动电流相对较小，工作电流稳定，发光效率较高且寿命长，低温启动性能较好，体积小的低压交直流两用荧光灯镇流控制器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种低压交直流两用荧光灯镇流控制器，包括无极性电源接入电路、脉宽调制式多功能控制电路、他激推挽式功率驱动电路、变压器、热启动点灯电路、恒流控制电路。一个无极性电源接入电路的输入端与一个低压(小于36V)的交流或直流电源的输出端连接，无极性电源接入电路的输出端与一个脉宽调制式多功能控制电路、一个他激推挽式功率驱动电路、一个变压器、一个热启动点灯电路顺序连接，一个恒流控制电路与变压器和脉宽调制式多功能控制电路连接形成。其特征是所述无极性电源接入电路是一个由四个整流二极管连接成的全桥式整流电路，所述脉宽调制式多功能控制电路是一个以脉宽调制集成电路(PWM IC)为核心并与外围电路连接分别组成变频预热启动电路(即变频振荡电路)、脉宽调制输出信号衰减电路、恒流控制电路(即电流电压负反馈电路)，所述变压器是一个高频变压器，所述热启动点灯电路是一个由电感器、灯管、电容器相互连接并转换变压器输出的方波为驱动荧光灯管点燃发光的正弦波谐振电路。
本实用新型的有益效果是1、荧光灯低压交直流两用镇流控制器与交流或直流电源的连接是不分正负极性地任意连接，这不会因接法不当而造成电路不工作或损坏，从而得到有效地保护电路并给安装使用带来方便。2、电路中采用了变频预热启动电路，使灯管在变频状态下预热不会受到太大电流的冲击，有效地保护灯丝不易受损，延长荧光灯管的使用寿命，且点燃容易，不需要变压器提供很高的电压，就能在常温甚至在低温-20℃的情况下正常启动。3、电路设置了恒流控制电路，通过电流或电压取样并经处理后负反馈给脉宽调制集成电路(PWM IC)以改变其输出信号的脉宽，从而保证电压或电流大范围(或大幅度)变化时，仍维持交流或直流电源提供的电流基本不变，使灯的工作稳定，不闪烁同时又延长了荧光灯的寿命。4、在脉宽调制式多功能控制电路中还含有一个变频预热启动电路，它和恒流电路共同作用，确保了荧光灯的启动电流略大于工作电流，除可延长灯的寿命外，还可大大降低供电电源(如蓄电池)的容量，缩小体积，降低使用成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是本实用新型较佳实施例的技术方案原理框图图2是本实用新型脉宽调制式多功能控制电路内部结构框图图3是本实用新型较佳实施例的原理电路图图4是本实用新型振荡电容CX网络结构示意图图5是本实用新型振荡电阻RX网络结构示意图图中，各单元电路、元器件及相关连接点用列表形式加以说明，请分别参见表1～表3所示。
表1
表2
表3
具体实施方式
参见附图，图1是本实用新型较佳实施例的技术方案原理框图，一个低压交流或直流荧光灯镇流控制器，包括一个无极性电源接入电路(N1)、一个脉宽调制式多功能控制电路(N2)、一个他激推挽式功率驱动电路(N3)、一个变压器(Tr)、一个热启动点灯电路(N4)、一个恒流控制电路(N5)，除N5外，前五者按顺序连接，恒流控制电路(N5)的输入与变压器(Tr)连接，输出与脉宽调制式多功能控制器(N2)连接，脉宽调制式多功能控制器(N2)还包括一个脉宽调制集成电路(PWM IC)、一个变频预热启动电路(N2a)、一个信号衰减电路(N2b)，PWM IC分别与变频预热启动电路(N2a)、信号衰减电路(N2b)连接(见图2所示)。
图3是本实用新型较佳实施例的原理电路图，一个无极性电源接入电路(N1)由二极管D1～D4连接成全桥式整流电路，D1和D2的连接点通过快速熔断器(FU)与输入端(A)连接，D3和D4的连接点直接与输入端(B)连接，N1的输入端A和B与供电电源(8～36V交流或直流电压源)输出端的连接不分极性，特别对直流电源的正端和负端分别可以与A、B对应连接，也可与B、A对应连接，N1的输出端(V+)经电解电容器(C1)滤波并分别与PWM IC直流正电压引入引端(Vcc)、变压器(Tr)初级绕组(n1)和(n2)的中心抽头(O)连接，N1的输出地端(GND1)分别与脉宽调制式多功能控制电路(N2)的地端(GND2)、他激推挽式功率驱动电路(N3)的地端(GND3)、变压器(Tr)的次级高压绕组(n3)及热启动点灯电路(N4)的地端(GND4)、Tr的次级低压绕组(n4)及恒流控制电路(N5)的地端(GND5)连接；脉宽调制式多功能控制电路(N2)中，PWM IC的信号输出分别经信号衰减电路(N2b)的(R2)和(R3)、(R4)和(R5)的连接点E、F与他激推挽式功率驱动电路中的功率MOSFET(Q1)、(Q2)的栅极(G1)、(G2)连接；Q1、Q2的漏极分别与变压器(Tr)的两个初级绕组(n1)、(n2)连接；Tr的次级高压绕阻(n3)的两端分别与热启动点灯电路(N4)的两个输入端连接，Tr的次级低压绕组(n4)的两个输出端分别与恒流控制电路(N5)的两个输入端连接；N5的输出端与PWM IC的一个输入端连接；变频预热启动电路(N2a)包括振荡电容(Cx)、振荡电阻(Rx)两个网络，Cx和Rx分别与PWM IC的两个振荡输入端连接；热启动点灯电路(N4)由电感器(Lo)、灯(RL1)、电容器(C4)、灯(RL2)、电容器(C5)相互串联连接形成。
所述脉宽调制集成电路(PWM IC)型号为TL494系列的集成电路或与之能替换的脉宽调制集成电路(PWM IC)。
所述变频预热启动电路(N2a)是一个荧光灯(LP)在预热时的变频振荡电路，在荧光灯(LP)点燃后其振荡频率基本保持不变。
所述信号衰减电路(N2b)中的电阻器(R2)和(R4)，在设计时根据低压交流或直流电压的高低不同和荧光灯的功率大小不同，二者的取值范围也不同，一般为R2＝R4＞0欧姆。
所述热启动点灯电路(N4)是一个在灯点燃之前能提供灯丝的电流同时在灯的整个运行过程中又能将变压器(Tr)输出的高频高压方波变为相应的驱动灯管工作的正弦波电流的电路。
图4是本实用新型振荡电容(Cx)网络结构示意图，CX是PWM IC的外接振荡电容，它可以是一个电容器(C7)或(C8)，也可以是由两个性能不同的电容器(C7)和(C8)的并联连接形成的回路。
图5是本实用新型振荡电阻(RX)网络结构示意图，RX是PWM IC的外接振荡电阻回路，它由电阻器(R9)和并联在R9两端的串联连接的电阻器(R10)、电解电容器(C9)形成。本电路中，振荡电阻(RX)是一个随灯管预热过程变化的等效电阻，其他能与之等效或相仿的元件或电路也可替代。
在图3中，还有电阻器(R1、R6、R7、R8)和电容器(C2、C3、C6)及二极管(D5)，它们在电路中的连接关系，对有关技术领域的人员而言清晰易懂，在此不多赘述。
本实用新型的电路结构新颖，控制功能完善，启动电流较小，特别是在低温-20℃也能启动，工作稳定，发光效率高，寿命长等优点。可适于各种场合的应用，既可用在低压交流(8～36Vac)电源下工作，又可用在低压直流(8～36Vdc，如12Vdc、24Vdc等)电源下工作，既可与紧凑型荧光灯管相结合做成低压紧凑型电子节能灯(即LVCFL)，又可与紧凑型荧光灯管或直型灯管等非紧凑型荧光灯管相结合做成分体式低压交直流两用电子节能荧光灯。
低压交直流两用电子节能荧光灯可广泛地应用于飞机、汽车、船舶等交通运输工具的照明，也可用于机床和其他设备的加工照明，还可与太阳能电池等发电设备配套用于室内外的生活照明，特别适用于太阳能资源丰富而缺电少电的地区的照明。
以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员对其工作原理易解易懂，可在不脱离本适用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此，所有等同的技术方案也应该属于本适用新型的范畴，应由各权利要求限定。
权利要求1.一种低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是一个无极性电源接入电路(N1)、一个脉宽调制式多功能控制电路(N2)、一个他激推挽式功率驱动电路(N3)、一个变压器(Tr)、一个热启动点灯电路(N4)依次顺序连接，一个恒流控制电路(N5)的输入和输出端分别与变压器(Tr)和脉宽调制式多功能控制电路(N2)连接，所述无极性电源接入电路(N1)的输入端与外接8～36V交流或直流供电电源(U)的输出端以不分正负极性的方式连接，所述脉宽调制式多功能控制电路(N2)含有脉宽调制集成电路(PWM IC)、变频预热启动电路(N2a)和信号衰减电路(N2b)，所述他激推挽式功率驱动电路(N3)的输入和输出端分别与信号衰减电路(N2b)的节点(E、F)和变压器(Tr)的初级绕组(n1、n2)连接形成一个他激推挽式功率金属场效应管(MOSFET)振荡电路，所述热启动点灯电路(N4)的输入端与变压器(Tr)的次级高压绕组(n3)连接并提供荧光灯(LP)的正弦波驱动电流，所述恒流控制电路(N5)的输入和输出分别与变压器(Tr)的次级(n4)和脉宽调制集成电路(PWM IC)输入端连接并控制PWM IC输出脉冲信号的宽度。
2.根据权利要求1所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述无极性电源接入电路是一个由四个二极管连接形成的全桥式整流电路。
3.根据权利要求1所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述脉宽调制集成电路(PWM IC)的型号为TL494系列或与之能替换的类同PWM IC系列。
4.根据权利要求1所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述变频预热启动电路(N2a)包含振荡电阻网络(RX)和振荡电容网络(CX)。
5.根据权利要求1和权利要求4所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述振荡电阻网络(RX)由电阻器(R9)支路和一个电阻器(R10)电解电容器(C9)串联支路并联连接形成，RX也可以用与之等效的阻抗性元件或电路构成。
6.根据权利要求1和权利要求4所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述振荡电容网络(CX)是一个电容器(C7)或(C8)，也可以是由两个性能不同的电容器(C7)和(C8)并联连接形成。
7.根据权利要求1所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述信号衰减电路包含两个电阻串联支路，一个是电阻器(R2)和电阻器(R3)串联连接支路，另一个是电阻器(R4)和电阻器(R5)的串联支路。
8.根据权利要求1和权利要求7所述的低压交直流两用荧光灯镇流控制器，其特征是所述电阻器(R2)和电阻器(R3)的关系是R2等于R3，R2和R3二者的取值均为零或大于零欧姆。
专利摘要本实用新型公开一种低压交直流两用荧光灯镇流控制器，包含无极性电源接入电路、脉宽调制式多功能控制电路、他激推挽式功率驱动电路、变压器、热启动点灯电路，并依次顺序连接，还包含一个恒流控制电路，其输入和输出分别与变压器和脉宽调制式多功能控制电路连接形成。无极性电源接入电路与外接电源特别是与直流电源连接时勿需考虑正负极性，脉宽调制式控制电路、恒流控制电路等使镇流控制器能在8～36V范围内，提供所需的电流和功率，并满足较小的启动电流、稳定的工作电流、较好的低温启动性、长寿命、无频闪。本实用新型可用于紧凑型及分离方式驱动的荧光灯、太阳能照明灯、应急灯、野外军用照明灯、车船照明灯、机床加工照明灯等。
文档编号H05B41/14GK2738521SQ20042009210
公开日2005年11月2日 申请日期2004年8月24日 优先权日2004年8月24日
发明者侯昊 申请人:侯昊