专利名称：钠灯电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型与钠灯电子镇流器有关。
目前为高压钠灯配套使用的镇流器多数为电感性镇流器，部分使用电子镇流器。
电感性镇源器固然有寿命长、性能比较可靠的优点，但其缺点也是突出的、其缺点是自身损耗大(约占灯功率的10％-20％)，重量和体积比较大，需耗用大量的矽钢片和铜等材料，工作时噪声较大，系统的功率因数低，灯功率随电源变化而变化。
为了克服电感性镇源器的缺点，近年来开发了各种不同电路结构的电子镇流器，但这些电子镇流器的系统功率因数仍比较低，大多数只有0．6-0．7，谐波含量高，在大量集中使用这种电子镇流器时，电网的中线中将出现很大的三次谐波电流，严重影响供电变压器的正常工作，另外，这些电子镇流器、频率大都不稳定，它随电源电压、灯管压、灯功率的变化而变化，因而容易落入钠灯不稳定工作的频带，使钠灯不能稳定工作。
本实用新型的目的是提供一种功率因数高，节能，输入电流中的谐波含量小，可使钠灯工作稳定的钠灯电子镇流器。
本实用新型是这样实现的交流电经滤波整流后输入升压型斩波电路3得到一恒定的直流电压，再经推挽式高频变换器4得一高频电压输出到变压器7的原边绕组N1，经副边绕组N2提升后加到钠灯9的两端，变压器7的原边附加绕组N3中感应的电压作为反馈信号送到脉宽调制器5的集成电路IC2中的一个误差放大器以控制输出电压，加至推挽式高频变换器4，使其输出到N1的电压等于或接近设定值，IC2的脉冲频率由定时电阻R19，定时电容C21设定在钠灯稳定工作频带内，IC2的另一个误差放大器通过输出电流在R10上的压降作反馈信号以稳定输出电流。
本实用新型的升压型斩波电路3由集成电路IC1(UC3842)和开关管Q1组成开关电路，其开关频率由定时电阻R3和定时电容C8设定，开关接通时间由R10的电压降Vd大小控制，电路3经电感T2(L)与输入连接，有充电电容C11。
与钠灯9并联的电流互感器T6输出与电流成正比的交变电压经整流滤波后至过流保护和定时电路6，一路经稳压二极管Z3加至晶体管Q7的基极，使Q7导通，并将集成电路IC3定时器的2，6脚拉至低电平，另一路则送至晶体管Q6的基极，使Q6饱和导通，IC3的5脚也被拉至低电平，此时IC3的3脚输出高电平加至IC2的4脚，封锁脉宽调制器5的输出，当过流消失后，经过IC3设定的一定时间，自动解除对输出脉冲的封锁。
附加绕组N3感应的电压另一路经限流电阻R和稳压管Z1组成的辅助电源8为集成电路提供直流电压，Z1通过限流电阻R27与输入电源电路连接。
本实用新型具有下述优点1、体积小、重量轻、效率高(节电)。
2、功率因数高，可达0．99。
3、输入电源中的谐波含量小。
4、镇流器的工作频率设置在钠灯的稳定工作频带内，设置的工作频率固定不变，从而能保证钠灯稳定工作。
5、采用电源反馈控制，保持钠灯功率恒定。
6、具有延时重复启动功能。
如下是本实用新型的附图
图1为本实用新型的框图。
图2为升压型斩波电路的等效电路图。
图3为升压型斩波电路的输入电压、电流波形图。
图4为本实用新型的输入电压电流波形图。
图5为本实用新型的电路原理图。
如下是本实用新型的实施例本实用新型由进线滤波器1，整流电路2、脉宽调制斩波器3、推挽式高频变换器4、输出变压器7，电流调节器和脉宽控制电路5，以及过流保护和定时器6等部分组成。
输入交流电压经进线滤波器和整流桥后变成具有如图3所示波形的电压。滤波器(图5中由C1、C2、C3、T1和C4组成的电路)的作用是减小电源中的高频谐波对镇流器的干扰和抑制镇流器工作时产生的高频谐波电流流入电网。整流后得到的电压V1经升压型斩波电路后得到一恒定的直流电压，再经推挽式高频变换器变换成矩形波的高频电压，此电压经高频输出变压器副边绕组N2提升后加至钠灯，高频输出变压器的另一附加绕组N3中感应的电压经整流、滤波后得到一与N2输出电压成正比的平滑直流电压，此电压一路作为输出电压反馈经R25、R26，W2组成的衰减电路衰减后送至IC2中由误差放大器1及R20、C23组成的电压调节器的同相输入端A1+，另一路则经限流电阻R和稳压管Z1得到+12V直流电压为控制电路提供+12V工作电源，镇流器启动时，由于N3中尚未建立电压，此时控制电路所需的电源是由限流电阻R27和稳压管Z1组成的临时电源提供，镇流器开始工作后，就由N3提供电源。
在整流电路与推挽式高频变换器之间接入由IC1(UC3842)、Q1、T2、D6及Cl3组成的升压型斩波电路，此电路的作用有二、一是提高输入的功率因数和减小输入电源的谐波含量、二是保持高频变换器的输入直流电压为一恒定值，电路的工作原理如下斩波电路的等值电路如图2所示，其中S为IC1、Q1组成的等效开关，其开关频率由定时电阻R3和定时电容C8设定(见图5)，为十几千赫，开关的接通时间的长短受Vd大小控制(电压负反馈)，当S接通时，A点对地短路，L中流过一短路电源(只需V1的瞬时值略大于零，就会产生此短路电流)，短路电流在L中的储能为L／2∫ot1i2dt(t1为S接通时间，L为电感量，i为流过L的电流瞬时值)，当S受控断开时，L中的储能通过隔离二极管D传送给电容C，即对C充电，由于此电路的作用，使V1和Vin的瞬时值即使远小于直流电压Vd时，电网也能给镇流器提供电流，因而输入电流就具有如图4所示非常接近正弦的波形。与通常的整流一滤波的电路相比，不仅大大提高了输入功率因数，而且显著地降低了电流中的谐波含量(通常电路的输入电流的三次谐波幅值可达基波幅值的100％，甚至更高，而本实用新型的三次谐波幅值在1％以下)。
采用IC2(TL494)作脉中宽度调制器，脉冲频率固定，由定时电阻R19和定时电容C21设定在钠灯稳定工作频带内，保证钠灯能稳定工作。高频输出变压器的一个附加绕组的输出电压经D9、D10全波整流后一方面为IC2提供工作电源，另一方面经R25，R26、W2分压后，作为电压反馈信号，送IC2中的一个误差放大器，以控制输出电压。IC2的另一个误差放大器则利用输出电流在R10上的压降作反馈信号以稳定输出电流。
过流保护与延时自动重复启动功能的实现如下，当输出发生过流时，电流互感器T6输出与电流成正比的交变电压，经D11，C27整波滤波后，一路经稳压二极管Z3(电压高于Z3稳压值)加至Q7基极，使Q7导通，并将定时器的“2”，“6”脚拉至低电平，另一路则送至Q6的基极，使Q6饱和导通，定时器的“5”脚也被拉至低电平，此时“3”脚输出高电平经R31，R23分压后加到IC2的“4”脚，封锁脉宽调制器的输出，从而实现过流保护功能，当过流消失后，定时器的“5”脚恢复为高电平，“2”，“6”脚电压逐渐上升，经5分钟后，“3”脚输出由高电平变为低电平，IC2的“4”脚电位降低，解除对脉宽调制器输出的封锁，从而实现延时再启动。
电压调节器的作用是自动稳定输出电压，当输出电压高于设定值(输出电压可通过调节W2的大小来设定)时，与其成正比的N3输出电压也高于A1一端电压(此电压是由IC2输出的+5V参数电压经R21、R2分压后得到，当R21=R22时为+2．5V)，电压调节器的输出使IC2中的脉宽调制器输出的脉冲宽度减小，通过驱动变压器T3和T4加至推挽式变换器的开关管Q4和Q5的脉冲驱动信号也减小，Q4、Q5导通(Q4、Q5是输流导通的)的时间变短，从而使输出电压降低，直至输出电压等于或非常接近设定值为止，当输出电压低于设定值时，电压调节的作用使脉冲宽度增加，相应地输出电压也升高，直至达到设定值为止。
推挽式变换器的两只开关管Q4、Q5的基极与发射极之间分别接入由Q2、R11、D16、C14和Q3、R12、D17、C15组成的两个电路，其作用是为了加速Q4和Q5的关断，以减小开关管的开关损耗，两个电路的工作原理是完全相同的，以下仅对其中的一个电路加以说明，当T3输出一脉冲电压时，Q4基极注入-基极电流IB在R13上产生-右“+”左“-”的电压降，此电压使C14通过D16充电，其极性为上“-”、下“+”，Q2此时由于其基极反偏而保持截止状态，因此，此电路对Q4的开通过程不产生任何影响，当T3脉冲截止时，C14通过R13、R11和Q2的基极放电，Q2导通，Q4的基极与发射极之间接入VC14反偏电压，从而使Q4加速关断。
高频变压器原、副边两侧接有R16、C16和R17、C19组成的阻容吸收电路，用以吸收开关过程所产生的尖峰电压。
推挽式变换器中的开关管Q4和Q5分别并联一只快恢复二极管D7、D8和阻容吸收电路R14、C16、R15、C17。吸收电路的作用也是用以吸收开关过程所产生的尖峰电压，并联二极管D7、D8的作用如下当Q4导通时，电流由直流电源正端经高频变压器原边绕组N1-1开关管Q4流向直流电源负端。当Q4关断时，原边绕组的磁场储能一部分(与副边绕组耦合的部分)由副边绕组通过钠灯得以释放，而另一部分(对应原边绕组的漏感)则将在N1-1和N1-2中产生一电势，如果没有D8，则Q4的集电极与发射极之间将加上一远大于直流电源电压的尖峰电压；Q4就可能因过压而被击穿。当接有二极管D8时，N1-2感应的电势就可通过直流电源和二极管D8构成的通路产生电流，释放漏感中的储能，使Q4上的尖峰电压值大大减小，D7的作用和D8相同，只不过是对应Q5的关断，在此就不再重复叙述。
IC1的工作电源由两部分提供，镇流器刚接通电源时，由R1降压，C6滤波后提供；Q1工作后，T2的原边有锯齿波电流流过，其副边就产生一相似波形的电压，此电压经D5半波整流和C6滤波后为IC1提供工作电源。
权利要求1.一种钠灯电子镇流器，其特征在于交流电经滤波整流后输入升压型斩波电路(3)得到一恒定的直流电压，再经推换式高频变换器(4)得一高频电压输出到变压器(7)的原边绕组N1，经副边绕组N2提升后加到钠灯(9)的两端，变压器(7)的原边附加绕组N3中感应的电压作为反馈信号送到脉宽调制器(5)的集成电路IC2中的一个误差放大器以控制输出电压，加至推挽式高频变换器(4)，使其输出到N1的电压等于或接近设定值，IC2的脉冲频率由定时电阻R19，定时电容C21设定在钠灯稳定工作频带内，IC2的另一个误差放大器通过输出电流在R10上的压降作反馈信号以稳定输出电流。
2.根据权利要求1所述的钠灯电子镇流器，其特征在于所说的升压型斩波电路(3)由集成电路IC1(UC3842)和开关管Q1组成开关电路，其开关频率由定时电阻R3和定时电容C8设定，开关接通时间由R10的电压降Vd的大小控制，电路(3)经电感T2(L)与输入连接，有充电电容C11。
3.根据权利要求1或2所述的钠灯电子镇流器，其特征在于与钠灯(9)并联的电流互感器T6输出与电流成正比的交变电压经整流滤波后至过流保护和定时电路(6)，一路经稳压二极管Z3加至晶体管Q7的基极，使Q7导通，并将集成电路IC3定时器的2，6脚拉至低电平，另一路则送至晶体管Q6的基极，使Q6饱和导通，IC3的5脚也被拉至低电平，此时IC3的3脚输出高电平加至IC2(TL494)的4脚，封锁脉宽调制器(5)的输出，当过流消失后，经过IC3(NE555)设定的一定时间，自动解除对输出脉冲的封锁。
4.根据权利标3所述的钠灯电子镇流器，其特征在于N3感应的电压另一路经限流电阻R和稳压管Z1组成的辅助电源(8)为集成电路提供直流电压，Z1通过限流电阻R27与输入电源电路连接。
专利摘要本实用新型为一种钠灯电子镇流器。交流电经滤波、整流后输入斩波电路3得到一恒定直流电压,经高频变换器4得高频电压输入变压器7原边绕组N1,经副边绕组N2提升后加到钠灯9的两端。原边附加绕组N3中感应的电压作为反馈信号送到脉宽调制器5的集成电路IC2中的一个误差放大器经高频变换器4使其输出到N1的电压为定值,IC2的另一个误差放大器通过输出电流在R10上的压降作反馈信号稳定输出电流。
文档编号H05B41/24GK2304226SQ9723724
公开日1999年1月13日 申请日期1997年6月23日 优先权日1997年6月23日
发明者马继波 申请人:马继波