专利名称：低压电子镇流器及荧光灯镇流方法
技术领域：
本发明涉及一种可以适用于调宽、调频等方式的镇流器恒光输出的电路及其镇流 方法，特别涉及一种利用光电耦合器恒灯功率的镇流器及其调节灯功率方法。
背景技术：
随着绿色照明的推广，节能高效的荧光灯及其电子镇流器得到大规模的应用。现 有的交流电源(AC)输入的高性能电子镇流器，包括欧标、美标，大部分采用有源功率因 数校正(APFC)进行电路升压，以获得高功率因数，同时得到稳定的镇流器直流工作电压 (DC)，供给半桥逆变器，经LC谐振恒功率点灯。然而对于低压供电的荧光灯，如电瓶供电， 尤其是太阳能板对电瓶充电，得到的电能则更为不稳定，例如，当电瓶电压升高10%时，对 于推挽电路的低压电子镇流器，输出的灯功率将增加20%。输出功率的不稳定，将直接导 致如下危害1、使荧光灯的灯管寿命大幅降低；2、镇流器自身能耗增加；3、浪费电瓶的电 能，既不环保，又会造成使用中的不方便；4、为保证镇流器的可靠性，必须增大镇流器的热 容量，从而造成产品成本增加。为解上述危害，业内需要一种使低压电子镇流器恒功率的设计，使光输出稳定。然 而，对于低压输入的电子镇流器，由于输入电流大于交流(AC)电子镇流器数十倍，借用交 流(AC)输入电子镇流器APFC电路模式设计出的可恒功率输出的低压电子镇流器不仅镇流 器能效很低，而且电路复杂、损耗严重，尤其对应成本很高的太阳能电能，更是不可忽视的， 因此很难产品化应用。可见现有技术的具有恒功率的低压电子镇流器电路复杂，不能实现低成本、高可 靠、高能效等效果，因此，在具有灯光恒定的高品质低压型电子镇流器需要一种低能耗、成 本切实可行的可用于产品化的电路方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低压电子镇流器及荧光灯镇流方法，以使 其在不增加镇流器额外损耗的前提下，获得稳定的输出功率及光通量，使灯光恒定。为实现上述目的，本发明提供了如下方案—种低压电子镇流器，包括脉冲宽度调制电路(PWM)、电压型推挽电路、LC谐振点 灯电路，在所述电压型推挽电路的推挽变压器副边设置有光电耦合电路，该光电耦合电路 采集该推挽变压器副边的不稳定的高频电压信号并以此信号控制调节脉冲宽度调制电路 (PWM)改变脉冲输出的宽度，使电压型推挽电路输出一稳定的高频电压，该稳定的高频电压 输出给LC谐振点灯电路。前述的低压电子镇流器，所述的光电耦合电路包括发光管、晶体管，光电耦合电路 采集由于低压电源供电的不稳定而导致所述的推挽变压器副边不稳定的高频电压信号，并 将不稳定的高频电压变化量转换为光电耦合电路的发光管光的变化信号传递至光电耦合 电路晶体管一端，利用其阻抗变化控制脉冲宽度调制电路(PWM)使脉冲宽度改变。
前述的低压电子镇流器，其还包括灯管异常保护电路，该灯管异常保护电路在灯 管不激活或出现整流现象导致场效应管过电流时，将过电流信号传递到脉冲宽度调制电路 (PWM)保护端，关断驱动脉冲以保护场效应管。前述的低压电子镇流器，其还包括用于在交流电源供电时整流全桥的整流滤波电 路，所述的光电耦合电路为线性光电耦合器。前述的低压电子镇流器，所述的光电耦合电路由电阻R11、R12对推挽变压器Tl副 边变化的高频电压进行分压，且光电耦合电路Q4发光管侧电流变化耦合至其晶体管侧，使 光电耦合电路Q4发光管侧电流变化时，其晶体管侧导通电阻随之变化，并通过脉冲宽度调 制电路(PWM)使推挽变压器电流输出功率产生相应变化。一种荧光灯镇流方法，其包括光电耦合器通过连接推挽变压器副边采集由低压 电源供电的不稳定而导致推挽变压器副边不稳定的高频电压信号；将所述的不稳定的高频 电压信号的变化量转换为光电耦合电路发光管的光的变化信号；利用该变化信号控制光 电耦合器晶体管侧的阻抗变化；光电耦合器晶体管侧的阻抗变化通过脉冲宽度调制电路 (PWM)控制推挽变压器向LC谐振点灯电路输出稳定的高频电压。前述的方法，其还包括在灯管不激活或出现整流现象导致场效应管过电流时，灯 管异常保护电路将过电流信号传递到脉冲宽度调制电路(PWM)保护端，关断驱动脉冲以保 护场效应管。前述的方法，其还包括，在交流电源供电时整流全桥的整流滤波电路。前述的方法，所述的光电耦合电路为线性光电耦合器。根据本发明提供的具体实施例，公开了以下技术效果本发明的低压电子镇流器及荧光灯镇流方法是基于脉冲宽度调制发生器(PWM) 驱动推挽电路基础上设计的，在推挽变压器副边采样高频电压变化量，经由光电隔离，改变 (PWM)发生器驱动脉冲的宽度，从而调节输出功率，使灯光恒定。本发明同时适用于调宽、调 频等方式，以及各种高低压、交直流的多种镇流器的恒光输出电路，且电路结构简单，低成 本、高可靠、高能效，并可有效延长灯管寿命。
下面将参照在附图中所表示的非限制性实施例来进一步说明本发明，其中图1是本发明实施例提供的低压电子镇流器的框图；图2是本发明实施例提供的低压电子镇流器的电路原理图。符号说明1、脉冲宽度调制电路2、电压型推挽电路31、光电耦合电路发光管侧 32、光电耦合电路晶体管侧4、整流电路5、LC谐振点灯电路6、灯管异常保护电路
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明公开了一种使荧光灯管光输出恒定的低压型交流电源(AC)或直流电源 (DC)输入的电子镇流器电路，它由整流滤波电路、脉冲宽度调制电路(PWM)、电压型推挽电 路、LC谐振点灯电路组成的经典低压电子镇流器，集成了光电耦合电路，利用该光电耦合电 路控制脉冲宽度调制电路(PWM)脉冲宽度改变，使推挽电路输出为一稳定的高频电压，稳 定荧光灯的光输出。本发明平台可以适用于调宽、调频等方式的多种镇流器恒功率输出的 电路，在不增加镇流器额外损耗的前提下得到稳定光通量。请参阅附图所示，图1是本发明实施例提供的低压电子镇流器的框图，图2是本发 明实施例提供的低压电子镇流器的电路原理图。本发明实施例提供的低压电子镇流器，包 括脉冲宽度调制电路(PWM)、电压型推挽电路、LC谐振点灯电路、及光电耦合电路。本发明 附图中所采用的芯片Ul型号为SG3525A，但发明并不限于此，凡以与其类似功能、结构的电 路、芯片，均在本专利保护范围之内。脉冲宽度调制电路(PWM)产生一组相差180°的正负脉冲，并设有脉冲宽度调整 输入端，以及用于保护的关断脉冲端。脉冲宽度调制电路(PWM)的芯片Ul的驱动脉冲14 脚经电阻R9驱动场效应管(VDMS) Ql，驱动脉冲11脚经电阻RlO驱动场效应管(VDMS) Q2。电压型推挽电路包括一对场效应晶体管(VDMS)Ql、Q2，以及推挽变压器Tl，通过 原边相连的场效应管Q1、Q2与脉冲宽度调制电路(PWM)相连接，推挽变压器Tl的原边流过 受控于脉冲宽度调制电路驱动的Q1、Q2，使之交替导通的高频电流流经推挽变压器Tl原边 的两个绕组，推挽变压器Tl副边输出高频高电压至LC谐振点灯电路。上述的推挽变压器Tl两个原边电流相位相反，副边产生高频电压，高频电压经电 抗器L2串联灯管灯丝连接电容C9形成谐振，电容C9两端产生高电压点燃灯管，被点燃的 灯管阻抗降低，LC谐振的品质因数Q值降低，电抗器L2镇流，供灯管工作。LC谐振点灯电路包含有电感、电容，用于点燃灯管。光电耦合电路，包括发光管、晶体管，设置在所述电压型推挽电路的推挽变压器副 边，该光电耦合电路根据该推挽变压器副边输出的不稳定的高频电压信号控制调节脉冲宽 度调制电路(PWM)的脉冲宽度改变，使电压型推挽电路输出一稳定的高频电压，即，将推挽 变压器副边产生的高频电压变化量，经光电隔离送至调节脉冲宽度调制电路(PWM)，调整输 出脉冲宽度并完成光电隔离，恒定光输出。具体而言，上述的光电耦合电路为线性光电耦合器为宜。上述的光电耦合电路的 发光管侧由电阻R11、R12对推挽变压器Tl副边变化的高频电压进行分压，并采集由于低压 电源供电的不稳定而导致所述的推挽变压器副边不稳定的高频电压信号，将不稳定的高频 电压变化量转换为光电耦合电路的发光管光的变化信号，通过光电耦合电路Q4发光管侧 电流变化耦合至其晶体管侧，使光电耦合电路Q4发光管电流变化时，其晶体管导通电阻随 之变化，从而将电流变化传递至光电耦合电路晶体管一端，利用其阻抗变化控制脉冲宽度 调制电路(PWM)的脉冲宽度改变，再通过脉冲宽度调制电路(PWM)使推挽变压器电流输出 功率产生相应变化。在本专利中，光电耦合器晶体管侧的晶体管内阻随发光管电流变化而 变化，脉冲宽度调制电路(PWM)的芯片Ul的9脚电位改变，当电源电压升高时，变压器Tl 副边电压升高，Q4发光管电流变大，Q4晶体管导通电阻变小，芯片Ul的9脚电位变低，电压 型推挽电路的场效应晶体管Ql、Q2栅极输入脉冲宽度变窄，使推挽变压器电流输出脉冲变 窄，从而降低变压器输出功率，反之，脉冲变宽，灯管功率得到恒定。
本发明的镇流器还可以包括灯管异常保护电路，该灯管异常保护电路在灯管不激 活或出现整流现象导致场效应管过电流时，将过电流信号传递到脉冲宽度调制电路(PWM) 保护端，关断驱动脉冲以保护场效应管，从而防止导致场效应管(VDMS)过电流。具体而言， 在灯管异常不激活时，电抗器L2与电容C9谐振，使推挽变压器副边电流变大，数倍于正常 点灯电流，这时场效应管(VDMS)Ql、Q2分别流过大于正常的工作电流，如不立即切断场效 应管(VDMS)Q1、Q2的输入栅极脉冲，则会立即烧毁，所以在场效应管Q1、Q2源极串入互感器 T2原边绕组，得到过电流信号，耦合至互感器T2副边绕组，得到同比值的电压信号经二极 管D6、电阻R7、R4分压及电容C8滤波供给可控硅整流器(SCR) Q3的门级，使之导通，可控 硅整流器(SCR)Q3阳极接在芯片Ul电源端15脚，将芯片Ul电源降至供电门限电压以下， 芯片Ul关断，不产生脉冲信号，使镇流器得到保护，更换新灯管后，开启电源后正常工作。本发明的镇流器适用于交流电或者直流电供电，直流电供电时，由电阻Rl与滤波 电容C5、C2、稳压管D5的并联电路串接脉冲宽度调制电路(PWM)的芯片Ul的供电端15脚， 提供芯片Ul工作电源；在交流电供电时，低压交流电经保险丝Fl过流保险丝F2，通过整流 二极管Dl、D2、D3、D4组成的全桥对主电路供电，直流电经由差模电感Ll回至低压交流电 源。另外，交流电供电时，本发明的镇流器还包括用于在交流电源供电时整流全桥的整流滤 波的电路。根据本发明的低压电子镇流器，本发明还提供了一种荧光灯镇流方法，其包括光 电耦合器通过连接推挽变压器副边采集由低压电源供电的不稳定而导致推挽变压器副边 不稳定的高频电压信号；将所述的不稳定的高频电压信号的变化量转换为光电耦合电路发 光管的光的变化信号；利用该变化信号控制光电耦合器晶体管侧的阻抗变化；光电耦合器 晶体管侧的阻抗变化通过脉冲宽度调制电路(PWM)控制推挽变压器输出稳定的高频电压。所述荧光灯镇流方法还包括在灯管不激活或出现整流现象导致场效应管过电流 时，灯管异常保护电路将过电流信号传递到脉冲宽度调制电路(PWM)保护端，关断驱动脉 冲以保护场效应管；在交流电源供电时整流全桥的整流滤波电路。所述的光电耦合电路为 线性光电耦合器。以上对本发明所提供的低压电子镇流器及荧光灯镇流方法，进行了详细介绍，本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思 想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。
权利要求
一种低压电子镇流器，包括脉冲宽度调制电路(PWM)、电压型推挽电路、LC谐振点灯电路，其特征在于，在所述电压型推挽电路的推挽变压器副边设置有光电耦合电路，该光电耦合电路采集该推挽变压器副边的不稳定的高频电压信号并以此信号控制调节脉冲宽度调制电路(PWM)改变脉冲输出的宽度，使电压型推挽电路输出一稳定的高频电压，该稳定的高频电压输出给LC谐振点灯电路。
2.根据权利要求1所述的低压电子镇流器，其特征在于，所述的光电耦合电路包括发 光管、晶体管，光电耦合电路采集由于低压电源供电的不稳定而导致所述的推挽变压器副 边不稳定的高频电压信号，并将不稳定的高频电压变化量转换为光电耦合电路的发光管 光的变化信号传递至光电耦合电路晶体管一端，利用其阻抗变化控制脉冲宽度调制电路 (PWM)使脉冲宽度改变。
3.根据权利要求1所述的低压电子镇流器，其特征在于，其还包括灯管异常保护电路， 该灯管异常保护电路在灯管不激活或出现整流现象导致场效应管过电流时，将过电流信号 传递到脉冲宽度调制电路(PWM)保护端，关断驱动脉冲以保护场效应管。
4.根据权利要求1所述的低压电子镇流器，其特征在于，其还包括用于在交流电源供 电时整流全桥的整流滤波电路，所述的光电耦合电路为线性光电耦合器。
5.根据权利要求1所述的低压电子镇流器，其特征在于，所述的光电耦合电路由电阻 (RlU R12)对推挽变压器(Tl)副边变化的高频电压进行分压，且光电耦合电路(Q4)发光 管侧电流变化耦合至其晶体管侧，使光电耦合电路(Q4)发光管侧电流变化时，其晶体管侧 导通电阻随之变化，并通过脉冲宽度调制电路(PWM)使推挽变压器电流输出功率产生相应 变化。
6.一种荧光灯镇流方法，其特征在于，其包括光电耦合器通过连接推挽变压器副边采集由低压电源供电的不稳定而导致推挽变压 器副边不稳定的高频电压信号；将所述的不稳定的高频电压信号的变化量转换为光电耦合 电路发光管的光的变化信号；利用该变化信号控制光电耦合器晶体管侧的阻抗变化；光电 耦合器晶体管侧的阻抗变化通过脉冲宽度调制电路(PWM)控制推挽变压器向LC谐振点灯 电路输出稳定的高频电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其还包括在灯管不激活或出现整流现象 导致场效应管过电流时，灯管异常保护电路将过电流信号传递到脉冲宽度调制电路(PWM) 保护端，关断驱动脉冲以保护场效应管。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，其还包括，在交流电源供电时整流全桥的 整流滤波电路。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的光电耦合电路为线性光电耦合器。
全文摘要
本发明公开了一种低压电子镇流器及荧光灯镇流方法，其中，低压电子镇流器包括脉冲宽度调制电路(PWM)、电压型推挽电路、LC谐振点灯电路，在所述电压型推挽电路的推挽变压器副边设置有光电耦合电路，该光电耦合电路采集该推挽变压器副边的不稳定的高频电压信号并以此信号控制调节脉冲宽度调制电路(PWM)改变脉冲输出的宽度，使电压型推挽电路输出一稳定的高频电压。本发明的低压型电子镇流器可以调节输出功率，使灯光恒定，同时适用于调宽、调频等方式，以及各种高低压、交直流的多种镇流器的恒光输出电路，且电路结构简单，低成本、高可靠、高能效，并可延长灯管寿命，为电子镇流器的恒光输出提供了一种有效的解决方案。
文档编号H05B41/36GK101932182SQ200910148219
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者杨建华 申请人:杨建华