专利名称：一种高强度放电灯用电子镇流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高强度放电(High Intensity Discharge简称HID)灯特别是金属卤化物灯(金卤灯)的电子镇流器。
背景技术：
业内人士知道，为了缩小气体放电灯用镇流器的体积，就设法提高工作频率，原理上讲，工作频率提高一倍，镇流器的体积就会缩小到原体积的根号二分之一即1/＝0.707倍。但是，对于高强度放电灯(HID灯)特别是金属卤化物灯，其工作频率升高(一般升到800HZ以上)后，容易产生声共振现象。于是人们想出了许多办法防止/或抑制/或避免/或减弱声共振的发生，这些办法虽然也能使金属卤化物灯正常启动和点亮工作，但是往往电路过于复杂，实现的技术难度较大，成本较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高强度放电灯用的电子镇流器，该电子镇流器可按两种频率工作高频F1和低频F2，在高频F1下，产生高频电压使高强度放电灯如金卤灯启动并点亮，待灯点亮并稳定后(约几秒钟)自动转换到低频F2，从而使高强度放电灯如金卤灯稳定工作，无声共振现象发生。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种高强度放电灯用电子镇流器，它包括EMC滤波器电路、全桥整流电路、升压式有源功率因数校正电路、可编程频率变换和驱动DC/AC电路，其特征在于在所述升压式有源功率因数校正电路和可编程频率变换和驱动DC/AC电路之间增加有一用来改变所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路工作频率的频率控制电路；在所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路的输出端增加有一由LC谐振及环形铁芯升压变压器组成的高强度放电灯点亮及镇流电路；所述频率控制电路由继电器、第一、第二、第三、第四电阻、电解电容、电容/或第五电阻、NPN晶体三极管所组成；第一电阻的一端接到所述BOOST升压-APFC电路的高压输出端上，第一电阻的另一端接电解电容的正端；电解电容的负端接第四电阻和第二电阻；第二电阻的另一端接入公共地COM，第四电阻的另一端接NPN晶体三极管的基极；NPN晶体三极管的发射极接公共地COM，NPN晶体三极管的集电极连接继电器激磁绕组的一端，继电器激磁绕组的另一端接降压第三电阻的一端；第三电阻的另一端接到BOOST升压-APFC电路的高压输出端上；继电器的常闭触点(一端接电容/或第五电阻，另一端接可编程频率变换和驱动DC/AC电路中IR2155芯片的3脚；电容/或第五电阻的另一端接入公共地COM；所述高强度放电灯点亮及镇流电路由电感器、电容、初级绕组为次级绕组为的升压变压器、第一、第二电解电容构成；电感器的一端接到可编程频率变换和驱动DC/AC电路中的场效应管的连接点；电感器的另一端与电容的一引脚和金属卤化物灯的一个电极相连；电容的另一引脚和变压器的初级绕组的1端相连接，金属卤化物灯的另一个电极与升压变压器的次级绕组的3端相连接；变压器的初级绕组的2端与升压变压器的次级绕组的4端接起来连到电解电容的串接点；第一电解电容的正极接到BOOST升压-APFC电路的高压输出端，负端接到电解电容的串接点；第二电解电容的正端接到串接点，负端接到公共地COM。
该高强度放电灯用电子镇流器还包括一供电支路，该供电支路由二极管、电阻、电解电容组成；快恢复二极管的正极与BOOST升压-APFC电路中的升压变压器次级绕组的3端相连，二极管的负极接着电阻的一端，电阻的另一端与可编程频率变换和驱动DC/AC电路中的IR2155芯片的1脚相连；电解电容器的正极接到IR2155芯片的1脚，负极接入公共地COM。
所述高强度放电灯点亮及镇流电路中的电感器以锰锌铁氧体作为磁芯，电容为CBB型电容，升压变压器是由硅钢带卷绕成的环形铁芯升压变压器。
所述高强度放电灯点亮及镇流电路中的升压变压器的铁芯也可由铁氧体或非晶及纳米晶合金代替。
所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路中的IR2155芯片的引脚2、3之间连接有一电阻和一可调电阻，在IR2155芯片的引脚3、4之间连接有一电容。
所述可调电阻为可调电阻器或可调光敏电阻。
本实用新型的优点1、本实用新型BOOST升压电路采用功率因数校正芯片MC34262，使输入电压可以从90V-255V，输出电压保持在380VDC左右，功率因数大于0.98，灯功率变化±1％W。
2、本实用新型采用环型铁芯作升压变压器，对于同样的灯功率而言，在300-400HZ频率下工作，其体积大约只及50HZ条件下的1/2.6。当然，如果体积和成本合适，也可采用其他软磁材质如铁气体、非晶及纳米晶合金等来做升压变压器。
3、本实用新型在不增加镇流器的体积的情况下，有效地减弱、避免声共振的发生。
4、本实用新型电路结构较为简单，可以有效地降低电子镇流器的成本。
图1为本实用新型具体电路图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型公开的高强度放电灯用电子镇流器由EMC滤波器电路A、全桥整流电路B、以IC1(MC34262/33262)为中心的升压式有源功率因数校正电路(简称BOOST升压-APFC电路)C、以IC2(IR2155/2153)为中心的可编程频率变换和驱动DC/AC电路D、以继电器JA为中心的频率控制电路E和由LC谐振及环形铁芯升压变压器组成的高强度放电灯点亮及镇流电路F构成。
本实用新型是在现有的EMC技术、全桥整流技术、开关电源BOOST升压技术、有源功率因数校正(APFC)技术和DC/AC逆变技术基础上，增加了频率控制电路E和高强度放电灯点亮及镇流电路F构成一种新型的高强度放电灯镇流器。即，在升压式有源功率因数校正电路C和可编程频率变换和驱动DC/AC电路D之间增加一用来改变所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路D工作频率的频率控制电路E；在可编程频率变换和驱动DC/AC电路D的输出端增加有一由LC谐振及环形铁芯升压变压器组成的高强度放电灯点亮及镇流电路F。使该电子镇流器可以按两种频率工作高频F1和低频F2，在高频F1下，产生高频电压使高强度放电灯如金卤灯启动并点亮，待灯点亮并稳定后(约几秒钟)自动转换到低频F2，从而使高强度放电灯稳定工作，无声共振现象发生。
如图1所示，EMC滤波器电路A、全桥整流电路B、升压式有源功率因数校正电路(简称BOOST升压-APFC电路)C和可编程频率变换和驱动DC/AC电路D均为典型电路，在此不再详述。其中，以IC2(IR2155/2153)为中心的可编程频率变换和驱动DC/AC电路D可通过改变与芯片IC2(型号IR2155)引脚2、3、4相连的电阻R13、电容C8的大小使可编程频率变换和驱动DC/AC电路D输出所需要的振荡频率F=11.4*(R13+150)*C8]]>来工作。
为了改变可编程频率变换和驱动DC/AC电路D的工作频率F，本实用新型增加了可自动改变电阻R13阻值或电容C8容值的频率控制电路E。如图1所示，频率控制电路E主要由继电器JA、电阻R9、R10、R11、R12，电解电容C6、电容C8A(或电阻R13A未示出)、NPN晶体三极管Q2所组成。电阻R9的一端接到BOOST升压-APFC电路C的高压输出端①上，R9的另一端接电解电容C6的正端；C6的负端接电阻R12和电阻R10；R10的另一端接入公共地COM，R12的另一端接NPN晶体三极管Q2的基极；Q2的发射极接公共地COM，Q2的集电极连接继电器JA激磁绕组的一端，JA激磁绕组的另一端接降压电阻R11的一端；R11的另一端接到BOOST升压-APFC电路C的高压输出端①上。继电器JA的常闭触点JB一端接电容C8A(电阻R13A)，另一端接IC2的3脚；C8A(R13A)的另一端接入公共地COM。方框D中的可变电阻RV一端接电阻R13，一端接IC2的3脚。RV是可变电阻器，也可是其他性质的电阻器如光敏电阻，用来调节灯功率。
为了使高强度放电灯如金属卤化物灯正常工作，本实用新型增加了高强度放电灯点亮及镇流电路F。如图所示，高强度放电灯点亮及镇流电路F由电感器L3、电容C14，升压变压器B2(其初级绕组为N1，次级绕组为N2)、电解电容C15、C16组成。其中，电感器L3以锰锌铁氧体作为磁芯，电容C14为CBB型电容，升压变压器B2是由硅钢带卷绕成的环形铁芯型升压变压器。电感L3的一端接到可编程频率变换和驱动DC/AC电路D中的场效应管Q3与Q4的接点M。电感L3的另一端与电容C14的一引脚和金属卤化物灯LAMP的一个电极P1相连；C14的另一引脚和变压器B2的初级绕组N1的1端相连接，金属卤化物灯的另一个电极P2与B2的次级绕组N2的3端相连接；N1的2端与N2的4端接起来连到电解电容C15与C16的串接点S；C15的正极接到BOOST升压-APFC电路C的高压输出端①，负端接到接点S；C16的正端接到接点S点，负端接到公共地COM。
本实用新型为保证可编程频率变换和驱动DC/AC电路D中的芯片IC2正常启动和工作，还提供了一个供电支路，此供电支路主要由二极管D10、电阻R16、电解电容C7组成。其具体接线如下快恢复二极管D10的正极与BOOST升压-APFC电路C中的升压变压器B1次级绕组N2的3端相连，D10的负极接着电阻R16的一端，R16的另一端与可编程频率变换和驱动DC/AC电路D中的芯片IC2的1脚(VC)相连。电解电容器C7正极接到IC2的1脚，另一端接入公共地COM。
本实用新型的工作原理如下市电(频率50HZ/60HZ，电压90V-250V)，通过EMC滤波电路A，送到桥式整流电路B，经滤波、全波整流后，再经升压式有源功率因数校正电路C的升压，在升压式有源校正电路的输出端①处，可得到385V直流电压，用以供给后级可编程频率变换和驱动DC/AC电路D、频率控制电路E和高强度放电灯点亮及镇流电路F工作。
同时，从升压变压器B1的次级绕组N2输出约16V电压，经快恢复二极管D10整流和降压电阻R16后，加到芯片IC2的1脚(VC)使IC2启动工作。在385V电压刚接通瞬间，电解电容C6导通，导通电流使NPN晶体三极管Q2导通，从而继电器JA激磁，其常闭触点JB跳开，使电容C8A与C8断开，此时，IC2的输出振荡频率由R13和C8决定。从IC2的可编程频率公式F1=11.4*(R13+150Ω)*C8]]>此时MOSFETTQ3，Q4按照频率F1工作。
调整L3的电感值，C14的电容值和B2的初级绕组电感值，使得它们与F1发生谐振，所产生的谐振高压，再经过升压变压器B2升压，在B2的次级绕组N2上可获得足够的电压，使金卤灯启动点亮。一旦金卤灯稳定点亮后，(从启动后约2-3秒，此时间长短由C6与R9的数值来控制)，电容器C6因充满电而停止流通，三极管Q2即刻关断，继电器JA也去激磁，常闭触点JB又回到原常闭状态，把电容C8A并接在C8上，增加可编程电容的容量。
从公式F2=11.4*(R13+150Ω)*(C8+C8A),]]>IC2的振荡频率从F1降到F2。适当选配R13和C8、C8A的值，可使F2低到300HZ以下，这视金卤灯有无声共振而定。如果有声共振，可把F2再降低，(把C8A再加大些)。当转为F2后，金卤灯就能稳定地工作，无声共振现象。
当工作频率从高频F1转换到低频F2，灯功率会增加，此时，用变压器B2的次级绕组N2的感抗来限流，使灯工作在稳定功率状态。一旦，完成频率转换后，包括继电器在内的整个频率控制电路就处于“休息”状态。
当F2的频率在300HZ-400HZ之间时，对于35W、50W、70W、100W、150W、250W金卤灯来说，基本消除了声共振现象。
上述叙述中，对频率控制电路E中的电阻RV未说明，在计算频率时把RV定到零。接入RV，可使工作频率下降，从而使灯功率增加(亮度增加)。RV可采用光敏电阻或其他性质的可变电阻，采用自动调光，也可以用一般可变电阻器，用手动调光。
图1所示电路可适用于35W-400W的金卤灯和50W-400W的高压钠灯。对于不同功率的金卤灯和高压钠灯只需改变线路中相关的电子元件规格和磁芯规格及环型铁芯的规格即可，其基本的电路拓扑结构无需变化。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型权利要求书保护范围内。
权利要求1.一种高强度放电灯用电子镇流器，它包括EMC滤波器电路(A)、全桥整流电路(B)、升压式有源功率因数校正电路(C)、可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)，其特征在于在所述升压式有源功率因数校正电路(C)和可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)之间增加有一用来改变所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)工作频率的频率控制电路(E)；在所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)的输出端增加有一由LC谐振及环形铁芯升压变压器组成的高强度放电灯点亮及镇流电路(F)；所述频率控制电路(E)由继电器(JA)、第一、第二、第三、第四电阻(R9、R10、R11、R12)、电解电容(C6)、电容(C8A)/或第五电阻(R13A)、NPN晶体三极管(Q2)所组成；第一电阻(R9)的一端接到所述BOOST升压-APFC电路(C)的高压输出端上，第一电阻(R9)的另一端接电解电容(C6)的正端；电解电容(C6)的负端接第四电阻(R12)和第二电阻(R10)；第二电阻(R10)的另一端接入公共地COM，第四电阻(R12)的另一端接NPN晶体三极管(Q2)的基极；NPN晶体三极管(Q2)的发射极接公共地COM，NPN晶体三极管(Q2)的集电极连接继电器(JA)激磁绕组的一端，继电器(JA)激磁绕组的另一端接降压第三电阻(R11)的一端；第三电阻(R11)的另一端接到BOOST升压-APFC电路(C)的高压输出端上；继电器(JA)的常闭触点(JB)一端接电容(C8A)/或第五电阻(R13A)，另一端接可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)中IR2155芯片的3脚；电容(C8A)/或第五电阻(R13A)的另一端接入公共地COM；所述高强度放电灯点亮及镇流电路(F)由电感器(L3)、电容(C14)、初级绕组为(N1)次级绕组为(N2)的升压变压器(B2)、第一、第二电解电容(C15、C16)构成；电感器(L3)的一端接到可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)中的场效应管(Q3与Q4)的连接点(M)；电感器(L3)的另一端与电容(C14)的一引脚和金属卤化物灯(LAMP)的一个电极(P1)相连；电容(C14)的另一引脚和变压器(B2)的初级绕组(N1)的1端相连接，金属卤化物灯的另一个电极(P2)与升压变压器(B2)的次级绕组(N2)的3端相连接；变压器(B2)的初级绕组(N1)的2端与升压变压器(B2)的次级绕组(N2)的4端接起来连到电解电容(C15、C16)的串接点(S)；第一电解电容(C15)的正极接到BOOST升压-APFC电路(C)的高压输出端①，负端接到电解电容(C15、C16)的串接点(S)；第二电解电容(C16)的正端接到串接点(S)，负端接到公共地COM。
2.根据权利要求1所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于它还包括一供电支路，该供电支路由二极管(D10)、电阻(R16)、电解电容(C7)组成；快恢复二极管(D10)的正极与BOOST升压-APFC电路(C)中的升压变压器(B1)次级绕组(N2)的3端相连，二极管(D10)的负极接着电阻(R16)的一端，电阻(R16)的另一端与可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)中的IR2155芯片的1脚(VC)相连；电解电容器(C7)的正极接到IR2155芯片的1脚，负极接入公共地COM。
3.根据权利要求1或2所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于所述高强度放电灯点亮及镇流电路(F)中的电感器(L3)以锰锌铁氧体作为磁芯，电容(C14)为CBB型电容，升压变压器(B2)是由硅钢带卷绕成的环形铁芯升压变压器。
4.根据权利要求1或2所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于所述高强度放电灯点亮及镇流电路(F)中的升压变压器(B2)的铁芯也可由铁氧体或非晶及纳米晶合金代替。
5.根据权利要求1所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于所述可编程频率变换和驱动DC/AC电路(D)中的IR2155芯片的引脚2、3之间连接有一电阻(R13)和一可调电阻(RV)，在IR2155芯片的引脚3、4之间连接有一电容(C8)。
6.根据权利要求5所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于所述可调电阻(RV)为可调电阻器。
7.根据权利要求5所述的高强度放电灯用电子镇流器，其特征在于所述可调电阻(RV)为可调光敏电阻。
专利摘要本实用新型公开了一种高强度放电灯如金卤灯用的电子镇流器，它是在现有的EMC电路，全桥整流电路，BOOST升压及APFC电路和DC/AC逆变电路的基础上，增加了频率控制电路，使DC/AC逆变电路按高频F
文档编号H05B41/288GK2899381SQ20062000383
公开日2007年5月9日 申请日期2006年2月16日 优先权日2006年2月16日
发明者高季荪 申请人:陈球南