金卤灯电子镇流器保护电路的制作方法

本发明涉及保护电路，尤其涉及一种金卤灯电子镇流器保护电路。

背景技术：

电子镇流器以其体积小，能效高，在新型照明领域占领重要的地位，但对镇流器的异常保护一直是技术难点之一。

电子镇流器在空载，金卤灯热启动及灯管老化等启动异常状态时，由于无源lc谐振回路中会产生过高的高频电流，大电流流经功率开关管，会产生高温或大电流击穿vdmos（功率开关管），造成镇流器的损坏，甚者引发火灾造成重大财产损失。

现有的镇流器保护电路方案归纳为两种方式：

1，通过电路取样，利用单片机检测取样的大小，控制电路工作在不同模式；

2，通过电路取样，然后利用晶闸管的导通特性完成电路的保护动作。

由于单片机的保护方式虽然可靠但成本高，而晶闸管保护成本低，可靠性不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所述涉及到的缺陷，提供一种金卤灯电子镇流器保护电路。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种金卤灯电子镇流器保护电路，所述金卤灯电子镇流器通过芯片seu1005和外部电压相连，所述保护电路包含比较器电路和第一vdmos管；

所述比较器电路的输出端vout驱动所述第一vdmos管的栅端；

所述第一vdmos管的漏端、源端分别和芯片seu1005的供电电源vdd、芯片使能端sp相连；

所述比较器电路包含第一至第四电压比较器、第一至第十三电阻、第一至第二电容、以及第二vdmos管；

所述第一至第四电压比较器的电源端均接芯片seu1005的供电电源vdd、接地端均接gnd；

所述第一电压比较器的同相输入端分别和第五电阻的一端、第一电容c1的一端相连，反相输入端接预先设定的基准电压vref，输出端分别和所述第二vdmos管的栅端、第一电阻的一端相连；

所述第二vdmos管的漏端分别和所述第六电阻的一端、第二电压比较器的同相输入端相连，源端和所述第七电阻的一端相连；

所述第二电压比较器的反相输入端接入电子镇流器无源lc谐振回路中电流产生的采样信号，输出端分别和第二电阻的一端、第八电阻的一端相连；

所述第八电阻的另一端分别和所述第九电阻的一端、第三电压比较器的反相输入端相连；

所述第三电压比较器的同相输入端分别和第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第二电容的一端相连，输出端分别和所述第十一电阻的另一端、第三电阻的一端、第四电压比较器的反相输入端相连；

所述第四电压比较器的同相输入端分别和所述第十二电阻的一端、第十三电阻的一端相连，输出端分别和所述第四电阻的一端、电压比较器电路的输出端vout相连；

所述第五电阻的另一端、第一电阻的另一端、第六电阻的另一端、第二电阻的另一端、第十电阻的另一端、第三电阻的另一端、第十二电阻的另一端、第四电阻的另一端均接芯片seu1005的供电电源vdd；

所述第一电容的另一端、第七电阻的另一端、第九电阻的另一端、第二电容的另一端、第十三电阻的另一端均接gnd。

作为本发明一种金卤灯电子镇流器保护电路进一步的优化方案，所述第一vdmos管、第二vdmos管的型号均为2n60。

作为本发明一种金卤灯电子镇流器保护电路进一步的优化方案，所述第一至第四电压比较器均采用tlc339型电压比较器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.成本低，且可靠性高；

2.基于芯片seu1005驱动，能够在电路异常情况下关断镇流器驱动电路，安全高效照明。

附图说明

图1为本发明中比较器电路、第一vdmos管、芯片seu1005之间的连接示意图；

图2为本发明中比较器电路的电路示意图；

图3为本发明中电子镇流器无源lc谐振回路中电流的采样电路的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。

本发明公开了一种金卤灯电子镇流器保护电路，所述金卤灯电子镇流器通过芯片seu1005和外部电压相连，所述保护电路包含比较器电路和第一vdmos管；

所述比较器电路的输出端vout驱动所述第一vdmos管的栅端；

所述第一vdmos管的漏端、源端分别和芯片seu1005的供电电源vdd、芯片使能端sp相连；

所述比较器电路包含第一至第四电压比较器、第一至第十三电阻、第一至第二电容、以及第二vdmos管；

所述第一至第四电压比较器的电源端均接芯片seu1005的供电电源vdd、接地端均接gnd；

所述第一电压比较器的同相输入端分别和第五电阻的一端、第一电容c1的一端相连，反相输入端接预先设定的基准电压vref，输出端分别和所述第二vdmos管的栅端、第一电阻的一端相连；

所述第二vdmos管的漏端分别和所述第六电阻的一端、第二电压比较器的同相输入端相连，源端和所述第七电阻的一端相连；

所述第二电压比较器的反相输入端接入电子镇流器无源lc谐振回路中电流产生的采样信号，输出端分别和第二电阻的一端、第八电阻的一端相连；

所述第八电阻的另一端分别和所述第九电阻的一端、第三电压比较器的反相输入端相连；

所述第三电压比较器的同相输入端分别和第十电阻的一端、第十一电阻的一端、第二电容的一端相连，输出端分别和所述第十一电阻的另一端、第三电阻的一端、第四电压比较器的反相输入端相连；

所述第四电压比较器的同相输入端分别和所述第十二电阻的一端、第十三电阻的一端相连，输出端分别和所述第四电阻的一端、电压比较器电路的输出端vout相连；

所述第五电阻的另一端、第一电阻的另一端、第六电阻的另一端、第二电阻的另一端、第十电阻的另一端、第三电阻的另一端、第十二电阻的另一端、第四电阻的另一端均接芯片seu1005的供电电源vdd；

所述第一电容的另一端、第七电阻的另一端、第九电阻的另一端、第二电容的另一端、第十三电阻的另一端均接gnd。

所述第一vdmos管、第二vdmos管的型号均为2n60。

所述第一至第四电压比较器均采用tlc339型电压比较器。

seu1005芯片具有使能端，该使能端电位为高电平（或者逻辑电平为1）时芯片工作、低电平（逻辑电平为0）不工作；seu1005芯片具有输出端，并且该输出端的电平用来控制无源lc谐振电路上下侧vdmos管的导通与关断。

通常控制ic具有使能端，基于seu1005芯片的驱动电路的使能端sp在未加保护电路时连接在vdd端（高电平，芯片工作）。如图1所示，比较器电路的输出端并未直接接在sp端，通过驱动vdmos（2n60）来连接vdd和sp，这样保证了足够的驱动能力，且防止由于输出vout与芯片工作电压不同步造成的镇流器工作不稳定，且实验表明这种连接能够使电路工作正常。

先分析金卤灯电子镇流器工作原理，本电路基于70w电子镇流器驱动电路，芯片输出控制上下侧功率开关管，半桥驱动将直流总线电压变成高频交流方波，驱动灯的工作。正常启动时，首先会经历一个高压点灯的时间，在灯未击穿这段时间内，如图3示金卤灯相当于阻抗无穷大，芯片输出的方波频率和后级lc无源回路相匹配，则产生谐振，电容两端产生几十kv的高压，此时回路中电流很大。一旦金卤灯被高压击穿，相当于一个可变电阻，阻值在百欧姆级，则并联的电容c'2不起作用，此时回路中的电流很小，之后芯片会输出一个正常工作的频率（低于谐振点灯的频率），此时检测电路中电流小。一旦灯未击穿，空载、热启动或者出现老化等现象，回路中电流会很大。综上，电路只有在谐振高压点灯和谐振完之后出现异常时，电路中的电流会很大，其他情形下，电路中电流很小。由于异常情况下回路中电流会一直很大，则会使开关管的功耗上升，发热严重，在几秒内会烧毁开关管。因此本保护电路首先要保证镇流器在谐振点灯出现大电流时不会关断芯片，同时在点灯时间结束后，正常情况下能够使镇流器一直处于正常工作状态下，异常时迅速关断驱动电路。且重启时，若能点灯，则能重新启动，若为热灯难以启动则仍关断芯片。

如图2所示，第一比较器通过一个rc延时回路和基准vref比较，当电容c1上电压还未达到vref之前，比较器输出低电平，不能驱动后级开关管导通，则第二比较器正向输入端直接上拉为vdd，高于反向输入端（被钳位在10v），则再经过后级电路处理输出为高电平控制sp与vdd的连接，保证电路能够在回路谐振出现大电流时，正常点灯。一旦过了谐振点灯时间，保护电路开始起作用，第一比较器正向端大于vref，则第一比较器输出高电平，则开关管一直导通，则经过电阻r6，r7分压的信号即为基准信号，此时采样信号和基准进行比较，正常情况下采样信号低于基准，则第二比较器输出高电平，经过r2，r8，r9分压后，第三比较器的正向端接一个rc延时，则电容c2上电压低于反向端的分压基准，则第三比较器输出低电平，且电容c2上最终的电压为r10与r11的分压所得，其中r11远远小于r10，则电容上电压小于比较器反向输入端的电压，输出锁定低电平。经过第四比较器反向后，输出高电平。一旦出现异常情况，则第二比较器输出低电平，则经过电阻分压后，第三比较器的反向端拉低为0，而正向输入端是一个大于0的基准，则第三比较器输出高电平，再对电容c2充电，则电容c2最终电压为vdd，比较器输出一直为高电平，经过第四比较器反向后，为低电平，则开关管2n60关断，则关断sp与vdd的连接。一旦芯片关断，则上下侧vdmos管不再轮流导通，则电路中电流降为零，此时第二比较器反向输入端低于基准，第二比较器输出高电平，则第三比较器反向输入端变成基准接近1/3vdd，但电容c2上电压已充满为vdd，则输出仍然为高电平，则经反向后，输出低电平，芯片仍然处于关断状态，则这个设计完成了对芯片异常情况的锁定，而不会来回震荡。

如图3所示，采样电路并未直接在谐振回路中直接进行电流采样，而是在下侧开关管8n60并联一个开关管2n60，由于2n60的宽长比是8n60的1/4,则根据电流和mos管宽长比的关系可知，流经2n60的电流约等于回路电流的1/4,且在2n60的漏端与8n60的漏端串接一个小电感，主要是防止电路刚启动时产生的浪涌电流击穿2n60。且在2n60的源端到地之间并联一个20欧姆的电阻，作为取样信号来源，且由于刚启动以及异常时，流经2n60的电流过大导致在电阻上的压降过高，则取样信号的电平值高于比较器所能接受的最大输入电压则导致比较器的损坏，所以则在电阻两端并联一个10v稳压管，这样比较器输入端电压就钳位在正常范围。由于直接在电阻两端采样信号为高频信号，后级保护电路不易处理，则对电阻两端电压信号进行滤波。滤波电路先经过一个快恢复管给电容c'1充电，然后电容c1通过大电阻r放电，这样采样信号纹波较小，容易区分正常及异常信号，达到可靠的保护方式。

本保护电路及采样电路均由一些简单的电阻电容电感，二极管，稳压管及一个比较器ic组成，完成了电路异常状态信号的取样，同时保证正常时能启动金卤灯，异常时关断并锁定芯片。成本低，且可靠性高，同时根据不同功率的镇流器调节电路参数，根据此电路原理设计相适应的保护电路。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。