专利名称：功率因数无源校正电路、包含该电路的模块和电子镇流器的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种功率因数校正电路，以及一种包含该电路的模块和一种应用该电路的电子镇流器。
二背景技术：
电子镇流器由于具有节能、启动迅速的特点，已取代了传统的镇流器成为主流产品。电子镇流器的主要性能指标有功率因数、谐波含量、灯电流波峰比。按照国家标准，电子镇流器的功率因数必须大于0.9，谐波含量THD必须小于30％、灯电流波峰比必须小于1.7。高性能的电子镇流器，其指标还必须优于上述标准。
普通的无功率因数校正的电子镇流器，其电路原理如
图1所示，包括整流电路A，滤波电路B，振荡电路C及谐振电路D。可以看出，只有当输入电压U大于整流电路A的直流输出UC时，电路才有电流流过，输入特性曲线如图2所示，其性能指标达不到国家标准。
为了克服上述缺点，目前市场上销售的产品大多设置了功率因数校正电路。常用的功率因数校正电路，可分为有源功率因数校正电路和功率因数无源校正电路。有源功率因数校正电路，一般是采用有源器件组成滤波电路，经过升压后，触发振荡电路。这种电路的各项性能指标均能满足国家标准，但由于电路结构复杂，成本高，用户难于接受，目前应用较少。
功率因数无源校正电路结构较为简单，实用性强，包括续流式和输入电流补偿式，前者其如图3所示，它是在现有镇流器的整流电路后，设置了由电容器C1、C2、C3，二极管D5、D6组成的续流电路。当输入电压U大于整流电路的直流输出UC时，输入电压向续流电路充电，当输入电压U小于整流电路的直流输出UC时，续流电路向滤波电路放电，达到提高功率因数的效果。后者其如图4所示，它是在电压输入端与整流电路间，接入由电感和电容组成的校正电路，通过电感对电容充电及电容的放电，实现输入电流的校正。
上述功率因数无源校正电路，对改善镇流器的参数，虽能起到一定的作用，但离高性能的要求仍有一定差距。
不仅如此，对于用户而言，镇流器除了必须具备上述高性能外，一些与使用紧密相关的功能，如保护功能，也是至关重要。有些镇流器在灯管出现异常状态时能自动停止工作，避免内部电路损坏，但更换灯管时，必须先关断电源，换完灯管后再重新启动，使用不方便。
三
发明内容
本实用新型的目的是设计一种结构简单的高性能功率因数无源校正电路。
本实用新型的另一个目的是设计一种含有该功率因数无源校正电路的模块。
本实用新型还有一个目的是设计一种应用该功率因数无源校正电路的电子镇流器。
本实用新型设计的电子镇流器，还应该具有在灯管出现异常状态时，无需关断电源直接更换灯管的功能。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案功率因数无源校正电路，具有两个输入端，两个输出端，两个充放电端及一个负载端，包括整流电路，滤波电路，第一校正电路，第二校正电路，充电电路和放电电路；整流电路的两交流端与两个输入端连接、两直流端与两个输出端连接；第一校正电路连接两个输入端之间，滤波电路和第二校正电路连接在两个输出端之间；第一校正电路至少包括由电路I和电路II串联而成的支路，第二校正电路至少包括由电路III和电路IV串联而成的支路；电路I、电路II、电路III、电路IV均由无源元件连接而成；电路I和电路II的中间接点、电路III和电路IV中间接点与负载端连接；充电电路连接在充放电端与负载端之间，放电电路连接在充放电端与输出端之间。
含有该功率因数无源校正电路的模块，具有两个交流端子，与上述电路的两个输入端连接；两个直流端子，与上述电路的两个输出端连接；两个充放电端子，与上述电路的两个充放电端连接；负载输出端子，与上述电路的负载端连接。
包含该功率因数无源校正电路的电子镇流器，具有电源端和灯管连接端，包括滤波电路、振荡电路、谐振电路，谐振电路包括谐振电感和谐振电容，其特点是还包括上述功率因数无源校正电路，其输入端与电源连接，其输出端和充放电端之间连接滤波电路，其两个输出端之间连接振荡电路，其负载端通过谐振电感与一个灯管连接端连接；振荡电路的高频输出端通过谐振电感与另一个灯管连接端连接。
为进一步减小灯电流波峰比，在上述功率因数无源校正电路的负载端与振荡电路的高频输出端之间，连接有电感。
为实现异常保护及直接更换灯管，电子镇流器还包括可控硅保护电路，可保护控硅电路包括可控硅，可控硅的阴极连接有三极管、控制极连接有取样电路，特点是可控硅阳极通过电阻与谐振电容的一端连接。
与现有产品相比，采用本实用新型的电路设计，可将输入电流波形校正到接近正弦波，从而提高功率因数，减少谐波含量，同时降低滤波的纹波系数，减小灯电流波峰比，还可实现在灯管出现异常状态时直接更换灯管。据权威机构检测，本实用新型设计的电子镇流器，功率因数PF≥0.99，谐波含量THD＜5％、灯电流波峰比＜1.7，达到国家标准的L级标志，具有电路结构简单，成本低，经济实用，应用广泛的优点，能适应于220V，110V及100V等多种电网。
四以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是普通的无功率因数校正的电子镇流器的电路原理图。
图2是图1所示电子镇流器的输入特性曲线图。
图3是现有的续流式功率因数无源校正电路的电路原理图。
图4是现有的输入电流补偿式功率因数无源校正电路的电路原理图。
图5是本实用新型设计的功率因数无源校正电路的电路图。
图6是含有图5功率因数无源校正电路的模块的电路连接图。
图7是应用图5功率因数无源校正电路的电子镇流器的电路图。
图8是图7所示电子镇流器的的输入特性曲线。
五具体实施方式
如图5所示，功率因数无源校正电路，具有两个输入端a、a′，两个输出端b、b′，两个充放电端c、c′及一个负载端d，整个电路包括由二极管D1、D2、D3、D4组成的整流电路，由电容C1组成的滤波电路，由电路I和电路II串联而成的第一校正电路，由电路III和电路IV串联而成的第二校正电路，由二极管D5、D6组成的充电电路和由二极管D7、D8组成的放电电路。电路I、电路II、电路III、电路IV包括一个无源元件或由多个无源元件组合连接而成。
如图6所示，含有该功率因数无源校正电路的模块，具有两个交流端子1、1′，与上述电路的两个输入端a、a′连接；两个直流端子2、2′，与上述电路的两个输出端b、b′连接；两个充放电端子3、3′，与上述电路的两个充放电端c、c′连接；负载输出端子4，与上述电路的负载端d连接；还包括一备用端5，留作模块的其他用途。
如图7所示，包含该功率因数无源校正电路的电子镇流器，具有电源端V、V′和灯管连接端F1、F2、F3、F4，电源端V、V′连接有由电感L1、L2输入端滤波网络。电子镇流器包括图5所示的功率因数无源校正电路，由储能电容C2、C3组成的滤波电路、三极管T1、T2及外围元件组成的振荡电路由谐振电感L3、L4和谐振电容C4组成的谐振电路。上述滤波电路、振荡电路和谐振电路的电路原理与现有产品相同，在此不一一累述。该电子镇流器的工作原理如下当输入电压U大于整流电路的直流输出UC时，通过两个输出端b、b′向储能电容C2、C3；当输入电压U小于整流电路的直流输出UC时，通过负载端d及充电电路向储能电容C2、C3，达到补偿输入电流特性、提高功率因数的效果。
在上述功率因数无源校正电路的负载端d与振荡电路的高频输出端e之间连接有电感L5，加大对储能电容C2、C3的充电，降低滤波的纹波系数，减小灯电流波峰比。
电子镇流器还包括可控硅电路，可控硅SCR的阳极通过电阻R1与谐振电容C4的一端连接，阴极连接三极管T3的基极、三极管T3的集电极与振荡电路三极管T2的基极连接，控制极连接有取样电路。取样电路由电感L6及与之连接的电阻、电容组成。当灯管出现异常状态时，取样电路电路通过电感L6与谐振电感L4耦合取得触发信号，可控硅SCR导通，三极管T3也导通，振荡电路无输出，电子镇流器不工作，从而起到保护作用。当拆下坏灯管时，可控硅SCR恢复到阻断状态，更换灯管后，通过取样电路即可触发灯管启辉。利用灯管插座作为切断可控硅电路的开关，无需关断电源，可直接更换灯管。
权利要求1.功率因数无源校正电路，其特征在于具有两个输入端，两个输出端，两个充放电端及一个负载端，包括整流电路，滤波电路，第一校正电路，第二校正电路，充电电路和放电电路；整流电路的两交流端与两个输入端连接、两直流端与两个输出端连接；第一校正电路连接两个输入端之间，滤波电路和第二校正电路连接在两个输出端之间；第一校正电路至少包括由电路I和电路II串联而成的支路，第二校正电路至少包括由电路III和电路IV串联而成的支路；电路I、电路II、电路III、电路IV均由无源元件连接而成；电路I和电路II的中间接点、电路III和电路IV中间接点与负载端连接；充电电路连接在充放电端与负载端之间，放电电路连接在充放电端与输出端之间。
2.含有该功率因数无源校正电路的模块，其特征在于两个交流端子，与上述电路的两个输入端连接；两个直流端子，与上述电路的两个输出端连接；两个充放电端子，与上述电路的两个充放电端连接；负载输出端子，与上述电路的负载端连接。
3.包含该功率因数无源校正电路的电子镇流器，具有电源端和灯管连接端，包括滤波电路、振荡电路、谐振电路，谐振电路包括谐振电感和谐振电容，其特征在于还包括上述功率因数无源校正电路，其输入端与电源连接，其输出端和充放电端之间连接滤波电路，其两个输出端之间连接振荡电路，其负载端通过谐振电感与一个灯管连接端连接；振荡电路的高频输出端通过谐振电感与另一个灯管连接端连接。
4.根据权利要求3所述的电子镇流器，其特征在于在上述功率因数无源校正电路的负载端与振荡电路的高频输出端之间，连接有电感。
5.根据权利要求3或4所述的电子镇流器，还包括可控硅保护电路，可保护控硅电路包括可控硅，可控硅的阴极连接有三极管、控制极连接有取样电路，其特征在于可控硅阳极通过电阻与谐振电容的一端连接。
专利摘要功率因数无源校正电路、包含该电路的模块和电子镇流器，校正电路包括整流电路，滤波电路，连接电路输入端之间的、由无源元件电路I和II串联而成的第一校正电路，连接在电路输出端之间的、由无源元件电路III和IV串联而成的第二校正电路，充电电路和放电电路；电路I和II的中间接点与电路III和IV中间接点连接作为负载端。可将输入电流波形到接近正弦波，从而提高功率因数，减少谐波含量，减小灯电流波峰比。
文档编号H05B41/28GK2549685SQ0221497
公开日2003年5月7日 申请日期2002年5月25日 优先权日2002年5月25日
发明者郑祖钦 申请人:郑祖钦