专利名称：一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子镇流器，特别涉及一种应用压电陶瓷变压器的高可靠性 电子镇流器。
背景技术：
随着压电陶瓷变压器的工艺逐步成熟、成本逐渐下降，压电陶瓷变压器将更 加广泛的应用于许多适合的领域。压电陶瓷变压器有着许多传统变压器所不具备 的优点。在荧光灯电子镇流器这一领域，无疑是十分适合压电陶瓷变压器应用的 场合。因此全面深入的研究压电陶瓷变压器在电子镇流器这一领域的应用是十分 必要的。
将压电陶瓷变压器应用到传统的LC谐振电路中如附图1所示。主要包括驱 动芯片、M0S管Q1、 Q2、电感LO和压电陶瓷变压器，驱动芯片驱动MOS管 Ql、 Q2轮流导通，输入电压经M0S管Q1、 Q2输出稳定的方波脉冲电压，供 给压电陶瓷变压器，压电陶瓷变压器的作用是将输入的电能转换成机械能，输出 端再将机械能转换成电能，产生一定频率的高压，从而实现升压过程，点亮荧光 灯。
这种方式可以实现压电变压器在电子镇流器领域的应用，其优点是电路结构 简单、成本较低。但是这种应用也有其显著的缺点
1. 荧光灯管是一个负阻抗特性的负载，荧光灯在预热的时候呈现高阻抗，点 亮之后阻抗逐渐变小。在预热和点亮以后阻抗变化很大，应用传统电路很难保证 电路在荧光灯负载阻抗变化的情况下都工作在感性状态，而一旦电路工作在电容 状态，谐振电路就会失去稳定甚至遭到破坏。
2. 即使能够找到合适的电路参数使得某一颗压电陶瓷变压器能工作在电感 状态，但是压电陶瓷变压器的工艺和方法决定了其不同批次的产品寄生参数会有 些许偏差，传统电路很难保证电子镇流器在批量生产以后每一批都能达到实验样 机的效果。
针对以上应用的问题，本发明提出一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器方案。
发明内容
本发明目的在于提出一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器，可以大大拓宽 了压电陶瓷变压器工作在感性状态的频率范围，使得整个电路在荧光灯负载阻抗 变化的情况下都工作在感性状态，从而有效保护谐振电路不会失去稳定。
本发明的目的可以通过以下方案实现一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流 器，包括方波脉冲电压产生电路和压电陶瓷变压器，其特征在于还包括调节变压 器，调节变压器连接于方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器输入端之 间，通过调节变压器改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷变压器的工作压点， 使整个电路工作在感性状态。
所述调节变压器的初级绕组一端连接方波脉冲电压产生电路输出端，初级绕 组的另一端连接压电陶瓷变压器输入端，次级绕组一端也连接压电陶瓷变压器输 入端，次级绕组另一端与方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器共地。
本发明为了隔离变换器工作时的直流电流分量，保证调节变压器不会饱和， 在方波脉冲电压产生电路于调节变压器之间连接隔直流电容Cl。该隔直流电容 连接于方波脉冲电压产生电路输出端与调节变压器初级绕组之间；或者该隔直流
电容连接于次级绕组于地之间。
本发明的目的还可以通过以下方案实现一种应用压电陶瓷变压器的电子镇 流器，包括方波脉冲电压产生电路、第一电感L0、压电陶瓷变压器，其特征在 于还包括调节电感L3和隔直流电容C1，方波脉冲电压产生电路的输出端依次经 隔直流电容C1、第一电感LO连接压电陶瓷变压器输入端；调节电感L3—端连 接压电陶瓷变压器输入端，调节电感L3另一端与方波脉冲电压产生电路输出端 和压电陶瓷变压器共地，通过调节电感改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷 变压器的工作压点，使整个电路工作在感性状态。
本发明相对于现有技术的优点在于增加了隔直流电容C1、调节变压器T
或调节电感L3，通过改变压电陶瓷变压器两端的电压，拓宽了压电陶瓷变压器 工作在感性状态的频率范围。另外使得现有电路对压电陶瓷变压器批量生产产生 的寄生参数偏差要求不那么严格，消除了传统电路很难保证压电陶瓷变压器批量 生产都能达到实验样机的顾虑。
图1为应用压电陶瓷变压器的传统LC谐振电路的电子镇流器框图； 图2为本发明的原理框图； 图3为本发明实施方式一的电路原理图； 图4为实施方式一的等效电路图； 图5为应用本发明拓宽感性区域的波特图证明； 图6为本发明实施方式二的电路原理图； 图7为本发明实施方式三的电路原理图；
具体实施例方式
如图3所示实施方式一，本发明的提出是在原有电路的基础上增变压器T1。 变压器T1的作用是改变后级电压的幅值和相位，来调节压电陶瓷变压器的工作 压点，通过变压器T1合适的两个绕组的匝数比以及绕组的耦合程度使整个电路 工作在感性状态。
驱动芯片、M0S管Q1、 Q2连接成方波脉冲电压产生电路，该电路也可以 采用现有技术中其他方波脉冲电压产生电路；驱动芯片驱动M0S管Q1、 Q2轮 流导通，输入电压Vin经MOS管Ql、 Q2输出稳定的方波脉冲电压，调节变压 器T1的初级绕组一端连接方波脉冲电压产生电路输出端，初级绕组的另一端连 接压电陶瓷变压器输入端，次级绕组一端也连接压电陶瓷变压器输入端，次级绕 组另一端与方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器共地。压电陶瓷变压 器是利用压电陶瓷的机电转换机理，将输入的电能转换成机械能，输出端再将机 械能转换成电能，产生一定频率的高压，从而实现升压过程，点亮荧光灯。
变压器T1可以等效为图4所示的电感L1、 L2和一对耦合电感LM1、 LM2。 Ll、 L2、 LM1、 LM2分别串联在电路中。压电陶瓷变压器两端的电压就等于L2 和LM2串联起来两端的电压。图中压电陶瓷变压器的等效电路由以下元器件组 成电容Cdl、电阻R、电感L、电容C、线圈及电容Cd2。压电陶瓷变压器输 入端把电能转换成机械振动，输出端再把机械能转换成电能，并产生一定频率的 高压，点亮荧光灯。由于L1、 L2、 LM1、 LM2的分压作用，可以选择适合的变 压器原副边线圈，使T1和压电陶瓷变压器组成了一个感性匹配网络，使电路工 作在感性状态。图中的LM1和LM2的同名端是反相的，即变压器原副边绕组是反相的，应用同相同名端的变压器也是可以适合本发明电路，同样可以实现本发 明目的。
另外，为了隔离工作时的直流电流分量，保证调节变压器T1不会饱和，在 本实施了中还可增加隔直电容C1;隔直流电容C1连接于方波脉冲电压产生电路 输出端与调节变压器T1初级绕组之间。电流经过C1，滤除了直流电流分量。
图5为应用本发明拓宽感性区域的波特图证明。图中横轴是频率，纵轴是相 位。只有相位为正时，电路才能工作在感性状态。图中分别有三条曲线，其中曲 线l是压电陶瓷变压器本身的工作特性曲线，从图中可以看出，相位为正的频率 段其实是很窄的。曲线2是加了一个电感后(即图l中)工作电路的特性曲线， 也就是传统电路的工作特性曲线。传统的工作电路在一定程度上拓宽了压电陶瓷 变压器工作在感性状态的频率范围。但是压电陶瓷变压器本身在批量生产时会产 生一些寄生参数，传统电路很难保证电子镇流器在批量生产以后每一批都能达到
实验样机的效果。曲线3就是应用了本发明的电路工作特性曲线，应用了本发明 后，所有工作频率内，相位都是正的。从而保证了电路在工作时都是处于感性状 态，也可以容许压电陶瓷变压器批量生产所产生的寄生参数偏差。
如图6所示实施方式二，与实施方式一不同的是，电流先经过变压器T1改 变后级电压的幅值和相位，再经过电容C1进行滤除直流分量。电压经过压电陶 瓷变压器后产生高压，点亮荧光灯。压电陶瓷变压器用框图表示。图中变压器 Tl原副边绕组是反相的，应用同相同名端的变压器也是可以适合本发明电路， 同样可以实现本发明目的。
如图7所示实施方式三，与实施方式一不同的是变压器Tl用电感L0、 L3 代替。这种实施方式用两个元件(L0和L3)代替一个元件(Tl)，整机的体积 会有所增大，但简化了设计过程。方波脉冲电压产生电路的输出端依次经隔直流 电容C1、第一电感LO连接压电陶瓷变压器输入端；调节电感L3—端连接压电 陶瓷变压器输入端，调节电感L3另一端与方波脉冲电压产生电路输出端和压电 陶瓷变压器共地，通过调节电感改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷变压器 的工作压点，使整个电路工作在感性状态。
电流先经过Cl，滤除了直流电流分量。L0与L3串联，电压经过L0、 L3 后分压，部分电压经过L3， L3两端的电压就是压电陶瓷变压器的电压。图中压电陶瓷变压器的等效电路由以下元器件组成电容Cdl、电阻R、电感L、电容 C、线圈及电容Cd2。压电陶瓷变压器输入端把电能转换成机械振动，输出端再 把机械能转换成电能，并产生一定频率的高压，点亮荧光灯。由于L0和L3的 分压作用，使L3和压电陶瓷变压器组成了一个感性匹配网络，使电路工作在感 性状态。图中电流先分压再滤直流也是可以适合本发明电路。
除此之外，本发明还可以容许批次压电陶瓷变压器寄生参数的些许偏差，消 除了传统电路很难保证压电陶瓷变压器批量生产都能达到实验样机效果的顾虑。
除上述
的几种实施电路外，凡属本行业技术人员通过以上描述与附 图举例所能自然联想到的等同替换电路，均可实现本发明目的，都属于本专利的 保护范围。
权利要求
1、一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器，包括方波脉冲电压产生电路和压电陶瓷变压器，其特征在于还包括调节变压器，调节变压器连接于方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器输入端之间，通过调节变压器改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷变压器的工作压点，使整个电路工作在感性状态。
2、 根据权利要求1所述的电子镇流器，其特征在于所述调节变压器的初级绕组一端连接方波脉冲电压产生电路输出端，初级绕组的另一端连接压电陶瓷变压器输入端，次级绕组一端也连接压电陶瓷变压器输入端，次级绕组另一端与方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器共地。
3、 根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其特征在于在方波脉冲电压产生电路于调节变压器之间连接隔直流电容C1。
4、 根据权利要求3所述的电子镇流器，其特征在于该隔直流电容连接于方波脉冲电压产生电路输出端与调节变压器初级绕组之间；或者该隔直流电容连接于次级绕组于地之间。
5、 一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器，包括方波脉冲电压产生电路、第一电感L0、压电陶瓷变压器，其特征在于还包括调节电感L3和隔直流电容Cl，方波脉冲电压产生电路的输出端依次经隔直流电容Cl、第一电感L0连接压电陶瓷变压器输入端；调节电感L3—端连接压电陶瓷变压器输入端，调节电感L3另一端与方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器共地，通过调节电感改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷变压器的工作压点，使整个电路工作在感性状态。
全文摘要
本发明提供了一种应用压电陶瓷变压器的电子镇流器，包括方波脉冲电压产生电路、压电陶瓷变压器和调节变压器，调节变压器连接于方波脉冲电压产生电路输出端和压电陶瓷变压器输入端之间，通过调节变压器改变后级电压幅值和相位，调节压电陶瓷变压器的工作压点，使整个电路工作在感性状态。本发明可以大大拓宽了压电陶瓷变压器工作在感性状态的频率范围，使得整个电路在荧光灯负载阻抗变化的情况下都工作在感性状态，从而有效保护谐振电路不会失去稳定。
文档编号H05B41/24GK101640964SQ20091004238
公开日2010年2月3日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者张红军, 黄江剑, 晟 龚 申请人:广州金升阳科技有限公司